ทับหลังนารายณ์บรรทมสินธุ์ติดตั้งอยู่เหนือประตูปราสาททางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ
ในปี พ.ศ 2472 พระยาดำรงราชานุภาพเสด็จถึงปราสาทพนมรุ้งพร้อมทั้งได้ฉายพระรูปคู่กับตัวปราสาทและทับหลังนารายณ์ฯ หลังจากนั้นกรมศิลปากรได้ทำการสำรวจปราสาทและมีการขึ้นทะเบียนเป็นโบราณสถานแห่งชาติเมื่อปี พ.ศ. 2475
ในปี พ.ศ 2503 กรมศิลปากรได้ส่งเจ้าหน้าที่ไปตรวจสอบปราสาทพนมรุ้งอีกครั้งและได้ถ่ายรูปทับหลังนารายณ์ไว้ โดยนายมานิตย์ วัลลิโภดม
แต่ต่อมาไม่นาน, ทับหลังถูกขโมยและหายไปอย่างไร้ร่องรอย
และแล้วในวันที่วันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ 2508ได้มีการค้นพบชิ้นส่วนทับหลังนารายณ์ฯในร้าน ‘กรุงเก่า’ ซึ่งเป็นร้านขายของเก่าย่านราชประสงค์ แต่ไม่พบชิ้นส่วนที่เหลือ
จากนั้นในปี พ.ศ 2516 หม่อมเจ้า สุภัทรดิศ ดิศกุล (คณบดีคณะโบราณคดีจากมหาวิทยาลัยศิลปากรในขณะนั้น)และ ดร. ไฮแรม วู๊ดเวิร์ด จูเนียร์ ได้พบทับหลังส่วนที่เหลือ ถูกจัดแสดงอยู่ใน ‘สถาบันศิลปะแห่งชิคาโก’ ประเทศสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่นั้นมาจนถึงปี 2531 กรมศิลปากรและกระทรวงการต่างประเทศได้พยายามที่จะเรียกคืนทับหลังนารายณ์จากสถาบันศิลปะแห่งชิคาโกและรัฐบาลสหรัฐอเมริกา รัฐบาลไทยโดยกระทรวงการต่างประเทศและกรมศิลปากร ได้ส่งจดหมายไปยังสถาบันศิลปะแห่งชิคาโกและขอความช่วยเหลือจากองค์กรระหว่างประเทศหลายองกรณ์ แต่ก็ไร้ผล
รัฐบาลสหรัฐอเมริกาได้ขอให้ประเทศไทยหาหลักฐานมายืนยันการเป็นเจ้าของและต้องการที่จะทราบเกี่ยวกับการเป็นสมาชิก UNESCO ของไทย
ประเทศไทยได้ตอบกลับว่ายังไม่ได้เป็นสมาชิกของ UNESCO หากแต่แนบหลักฐานเป็นรูปถ่ายสองใบของสมเด็จกรมพระยาดำรงราชานุภาพและนายมานิตย์ วัลลิโภดม ซึ่งเคยถ่ายไว้แต่ครั้งเข้าไปสำรวจประสาทเขาพนมรุ้ง...ผลที่ได้กลับมาคือความเงียบ
ทว่าในที่สุด ผู้ที่ก่อให้เกิดจุดเปลี่ยนครั้งใหญ่กลับเป็นประชาชนคนไทย ที่พากันลุกฮือขึ้นมาชุมนุมเรียกร้อง ทั้งจากภายในประเทศและคนไทยที่อยู่ในสหรัฐอเมริกาและยุโรป