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。

南壁为《十轮经变》，是敦煌壁画中不多见的一幅，该经详细宣传了地藏菩萨信仰。 在布局上，十轮经变大致可分为四个区域： 一、画面正中主体说法会及其周围画面，中央怯罗堤耶山说法会、佛陀上部雨宝供养、中上层云层中象征地藏菩萨的双手托如意珠、上层十方诸佛赴会、佛陀正下方渴仰菩萨请问、净有天神请问、佛陀左下方绘三弟子代表地藏赴会、佛陀左下角三天女请问； 二、画面西侧中部，绘地藏救苦救难：称地藏名，可以饮食充足、所欲充足、具喜乐心、众病悉除、除众生恶心、解脱牢狱之难、断除癫狂、解除溺水、火焚、坠崖诸难、解脱蛇兽诸害、心境安稳、解脱罗刹之难、满足诸愿、获微妙胜果等画面； 三、画面西侧上方，地藏变化身（部分内容在东侧上部）：地藏有四十四现身，可以化身为三头六臂神坐于须弥座、四臂神坐于须弥座、一倚坐菩萨、一神禅定、一神说话状、一神合十、二神合十面向六臂神、四天王立像；也可以化身为一菩萨说法，一神禅定，一比丘禅定形象；还可以化身为转轮圣王、朴素的站立刹利、裸体步行首陀或毗舍形象；另外还能化身为男、女、神、龙、六臂神（手托日月）、狂奔裸人、狮子、大象、马、牛、鸟、阎罗王、地狱吏、牛头鬼卒、俗人、恶狗、狱卒形象； 四、画面东侧，刹利旃陀罗现智相品（其中象王本生在西侧）：1、末法景象：荒野中，三人打猎；大杂院内，一人肩荷动物尸体，二男人打架、一男子向一女子作揖、屋内一比丘向一女子伸手；一屋内一老人坐于床，前有一人拄杖，后有二侍女，似医治场面，屋顶一比丘乘彩云而来，俯视下方；2、军队出行：军队乘马出征，一骑者在前，一俗人做向导，三裸体人迎接；3、象王施牙本生：二头大象在山的一侧，五比丘在山的另一侧，最前面的比丘引弓待发，大象与比丘之间是一方大榜题（漫漶）；4、国王与罪犯的故事：位于左下角，城墙高耸，城内殿宇中有许多人在活动（画面有三十多人），城门外一人骑马，有华盖；5、旃陀罗恼乱说法师：位于主体说法会下方，一法师坐高座，二比丘二居士为一组，坐于两侧，前方站立一人，袒露半胸，面向法师说话状；6、榨油之罪：二女似在制作某物；7、解脱菩萨、声闻之系缚的功德，斋僧、燃灯、造房、医治病人、诵经、建塔（二处）。 最底下漫漶不清，有部分地仗层已经脱落。

华板欄杆细部：华板欄杆的结构画得清晰而具体，从欄杆上的横木（由下而上，为地袱、盆唇、斗子寻杖）、蜀柱、望柱以及节点处的金属包镶等可以看出当时的工艺和技术水平。尽管从建築画的角度上看，透视技法尚有不妥之处，但仍给人留下深刻的印象。

建寺造塔：《宝雨经》中说，建寺造塔可以得福报。画面概括地表现了建寺的施工情形，房顶有两人上房泥，屋顶比较平缓，属西北地方的建築习惯。簷下二人正在墁抹墙泥。山前有一座即将建成的窣堵波，上下游工人正在劳作。

悬山屋顶：屋顶形式为只有前后两坡屋面和一条正脊，屋面的檩条两端都悬挑出山墙之外，可以保护山墙少受风雨侵蚀。这种屋顶结构简洁实用，因而得以流传至今。

尸毗王本生全图：画面中尸毗王位于中心为主体，各情节及人物在四周，与同窟的萨埵太子本生故事画同是一画多情节的构图方式。在一图之内，把尸毗王本生故事的各细节，完整地表达出来，尸毗王的右上方是鹰追鸽，右下角是割肉和称肉，天秤两端盘内盛尸毗王及鸽。画内妃子及劳度叉等人物，可以烘托全面的气氛。

两军对垒，一方以长鎙进攻，另一方左手以步盾防御，右手执剑。两军将士均长帘兜鍪，可以护颈，身著明光铠，长至膝下，有护膊，属于新式铠甲。

水光山色：越过高高的山崖，可以看到山后的景色，人们正在划着船争先恐后地去迎接佛像。近处的船大 ，远处的船小，形成对比，体现出空间感，远山之间沿水平线画出云层。

山峦及树林：山峦、树木、动物构成了此窟山水画卷的主要内容，山峦的描绘一种是以重色晕染，一种是不加晕染，其中以线描绘岩石的纹理。在山与山之间用色彩的浓淡来表示其层次变化，在颜色较淡的山峦中，可以看出表现山石纹理的线条，当初可能是根据这些线条的范围来上颜色的。

有障日板的殿堂：“阿修罗”故事中画的殿堂，两侧有厚墙，可能由夯土築成，墙中部有壁带。殿堂檐口正中向上翻起障日板。当时建築技术中的斗拱结构还不完善，房屋出檐较短，有障日板可以遮蔽日晒。