此窟始建于西魏，后经北周、隋、初唐、回鹘、清代时期重修。洞窟的平面呈方形，有中心塔柱，前部为人字坡顶（已塌毁），后部为平棋顶。窟室中央为方形中心柱，龛内外的塑像多为清代重修，龛内北壁残存化佛菩萨火焰纹背光，两侧各画弟子一身。龛外两侧分别为唐代画的日月及云中坐佛，下底层存西魏残画。龛楣图案尤其有特色，它不同于北魏常见的火焰纹图案，而是保存完整的弥勒上生经变，是西魏时期的原作，与莫高窟西魏时期的第288窟龛楣莲花供养化生图案风格相近。弥勒上生经变这一题材在敦煌石窟龛楣画中并不多见。画面中，弥勒着菩萨装，交脚而坐，身旁站立二听法菩萨，周围还有十身飞天环绕飞舞，散花奏乐，一派恬静的佛国仙境。在画面左侧，还有一身人物做手足倒立的动作，画工大胆用色，把人物形体涂染出来，整个画面看上去十分夸张诙谐。敦煌石窟中同一时期的作品大多以土红色为底色，而这一幅则是在大面积深绿色的底子上作画，亦为少见。在西侧墙壁留下来的一组朱墨白描伎乐飞天线描图最为传神。飞天手持琵琶、箜篌等乐器，身形线条流畅、比例协调、把飞天的轻盈、飘逸完全体现出来，同时也体现出画师绘画技艺的高超，这幅作品也是西千佛洞的代表作。北壁为鹘画涅槃图，画面中佛的形体较大，右胁而卧，着田相袈裟，周围有众多举哀弟子，脚部周围有几身世俗人的形象。画面以土红色为主色调，佛的面部五官间用石绿勾勒。此窟南壁东侧绘有初唐说法图，这幅画面内容简洁，但无论构图、设色、人物造型堪称佳作。神态端庄、目光慈祥的佛陀结跏趺坐于莲座上，身边二胁侍菩萨婀娜窈窕，着装华贵艳丽，从画工着色晕染手法，我们似可以看到菩萨着装的质感。说法图下方绘供养人像。在这幅作品右上角留有“如意元年”(公元692年)的朱墨题记，也为断代提供了参考。

该窟创建于隋，宋、西夏重绘部分壁画，主室为覆斗形顶，南、西、北壁各开一龛，被称为“三龛窟”。主室窟顶为斗四莲花藻井，花饰三兔纹样井心。藻井内岔角绘童子形飞天，外岔绘有翼兽，方井外框饰以忍冬狮子联珠纹。四边垂幔铺于四披。四披绘有大幅的经变场画。各场面间以树石花卉、塔庙寺院、流泉莲池、行云飞花等景物作为分隔。但由于四披画面稠密繁杂，加之变色严重，其中的一些画面识读起来十分困难，因此学术界对该窟四披内容的认识也存在争论，主要分为“法华经变说”和“法华经变与涅槃经变说”。本解说以“法华经变说”为准。西壁开一内外层方口圆券龛，龛内塑一趺坐佛、二弟子、四菩萨。龛外南北两侧上部绘维摩诘经变，南侧是文殊菩萨，北侧是维摩诘，两侧下部各绘五弟子、四菩萨。西壁下部宋代绘供器和供养菩萨。南壁和北壁中央都开一方形浅龛，龛内塑趺坐佛一身、菩萨二身。佛袈裟下摆绘有数个万字符号（“卍”）。龛外四周绘千佛。龛下宋代绘供养菩萨。东壁门上中央绘说法图一铺，说法图下有宋代题愿文题榜一方（模糊），题榜北侧宋代绘世俗男供养人二身，题榜南侧绘宋代世俗女供养人一身（模糊）、比丘尼一身。门南上部隋代绘千佛，下部宋代绘男供养人六身，门沿宋代绘幢幡一个。门北上部隋代绘千佛，下部宋代绘女供养人四身、供养菩萨一身，门沿宋代绘幢幡一个。甬道已被西夏重绘，顶中央绘团花，南、北披绘垂幔，南、北壁绘供养菩萨各二身。前室已被西夏重绘，顶西披残存部分团花图案，底层露出隋代壁画。西壁门上开一小龛，龛内为菩萨、花卉，龛外绘一兰若，门南、北上部各存说法图两铺，说法图下绘供养人，人物形象模糊。南、北壁绘垂幔、项光各一部分，南壁底层露出部分宋绘供养人。

甬道南壁上部浮塑出一排方格，每一格内绘有佛像一身。下绘炽盛光佛图一铺，画面东部和下部残毁。炽盛光佛图画面中央绘炽盛光佛一身，佛结跏趺坐，乘双轮车前行，右手食指顶一金轮，左手作禅定印。车前部残，车后插龙纹旌旗，九曜星神三面簇拥。九曜星神从东到西，第一身仅存上半身，形象模糊身份不明；第二身是妇女形象，着绿衣，手抱一物，状如套在袋里的琵琶，是金星；第三身在第二身左下侧，大部已毁，仅存部分头光与一只持圆形物的手，身份不明；第四身状如天王，头戴驴形冠，四臂，下面两手共执一戟，上面两手，一手执弓，一手执索，是火星；第五身在佛的车前，头戴不明兽形冠，手举一杖，疑是土星；第六身在车轮后侧，着绿袍，一手推车，下部残毁，仅存上半身，身份不明；第七身在车后右侧，状若妇女，头戴鸟形冠，双手托一圆形物，是月宿；第八身在车后左侧，着世俗人物服装，双手托一圆物，是太阳；第九身身体为绿色，半裸，四臂，分别执矛、绳索、剑和人头。是罗睺。佛与九曜星神上方绘有二十八宿，其形象基本一致，均作文官打扮，双手持笏，四身一组侍立于彩云之中，现存五组。九曜星神和二十八宿中间穿插绘黄道十二宫，每一宫作一圆圈，在圆内画出代表此宫的形象，现存九座，从东至西为金牛宫、室女宫、白羊宫、摩羯宫、天秤宫、双子宫、巨蟹宫、天蝎宫，双鱼宫。壁面西侧中下部，存一身女供养人像，其右侧有一方榜题，榜题用西夏文和汉文并列书写，汉文为：“扫洒尼姑播盃氏愿月明像”，榜题下方存数列回鹘--蒙文题记。

东壁上方绘制有《维摩诘经·香积品》，画面右侧的文殊菩萨稳坐于宝座之上，后有华盖；左侧是维摩诘居士。两者之间则是飘然而至的吉祥天女，周围围绕着众多的听法弟子和世俗人物，其中有一国王形象，身后是熙熙攘攘的随从和官员。

东壁门上中央绘说法图一铺，佛居中结跏趺坐于金刚宝座之上，佛左侧为大势至菩萨，佛右侧为观世音菩萨，十大弟子分列于后，上方绘华盖和菩提树，两身飞天持鲜花来礼佛。说法图下部有宋代题愿文题榜一方，文字模糊。题榜北侧宋代绘世俗男供养人二身，南侧绘宋代世俗女供养人和比丘尼各一身，世俗女供养人形象模糊。门南上部隋代绘千佛，下部宋代绘男供养人六身，门沿宋代绘幢幡一个。门北上部隋代绘千佛，下部宋代绘女供养人四身、供养菩萨一身，门沿宋代绘幢幡一个。

覩斯已念世俗皆然寶幢毀坼普散無邊王發大願一幷立尊前

一男舞者穿常服，双手高举，昂首仰视面前的塔，他右腿直立，左腿曲吸，似正虔诚而又全身心地投入拜塔起舞。

鹿和猴：窟西坡中央，画着手擎日月，足蹈大海的阿修罗王。在他脚下的大海边 , 有一只鹿正在饮水； 在稍远的海边 , 又有一只猴， 动作颇为滑稽。这两只动物在佛教文化中代表着善良和智慧。 而后来在中国的世俗文化中则演变成“百禄封侯”的吉祥语。

水上阁与斜廊：在水中立柱网平坐，平坐上建二层阁与斜廊。阁与廊所用的木构件通画作朱红色。石青色瓦顶，绿色的簾箔挂在簷下，形成富丽的色彩对比。阁前廊上有菩萨一手扶柱，一手前伸，招引水中莲花里的化生童子，这一细节使西方极乐世界的生活里充满了世俗的生活情趣。

五台山图下部，从南到北画了河东道山门西南到河北道镇州的沿途风光。这是刚从镇州城出来到五台山中台的湖南送供使。前面一人骑着高大的白马带路，身后紧跟着驮运供品的三匹骆驼。前面的骆驼背上系着一对旌旗，役夫吆赶着两匹驮满什物的骡子紧跟着，骡背上也插有一对旌旗。这队送供人马如果画上没有榜题，就是一幅古代行旅商队的世俗画。