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。

主室方形，中有佛坛，前室横方形，有长甬道。此窟弥勒变中有古藏文题记和吐蕃男子与汉族女子的婚礼图，可知建于吐蕃占领瓜州而尚未占领沙州之间，即大历十一年（776）至建中二年（781）间。主室顶部塌毁，前室五代重修，原作保存十分完好。东壁绘密教“八大菩萨曼荼罗”，南壁绘观无量寿佛经变，北壁为弥勒变，在经变两侧还有观音、势至、地藏等菩萨单身像，西壁门两侧绘文殊变、普贤变。前室东壁南北相对为毗琉璃天王和毗沙门天王，守卫佛国。

东壁壁画分上下段两部分，上段绘大型维摩诘经变一铺。画面以“品字形”排列，门上方绘佛国品，维摩诘与文殊菩萨分别位于门两侧。北侧画面以维摩诘为中心，维摩居方丈，方丈后方众菩萨前来听法，方丈下方是各国各族王子均来问疾。画面右中部是见阿 佛品中的情节。画面左下方是方便品中的情节。门南侧绘文殊问病，画面以文殊菩萨为中心，文殊坐宝台，中国帝王大臣、各族首领前来探望。东壁下段绘供养人画像。南侧起第一个着回鹘装的供养人是曹议金的夫人，榜题是“故母北方大回鹘国圣天的子敕授秦国天公主陇西李……”。第二个着回鹘装的是嫁给甘州回鹘可汗为夫人的曹元忠的姐姐，榜题为“甘州圣天可汗天公主一心供养”。第三位头戴凤冠的是嫁给于阗国王曹元忠的姐姐，榜题为“大朝大于阗国大政大明天册全封至孝皇帝天皇后一心供养”。第四位是曹议金夫人，曹元忠的生母，广平宋氏。榜题为“故慈母敕授广平郡君太夫人宋氏一心供养”。后面的几位均是曹元忠的姐姐辈的人物。这四位供养人的排列，体现了曹氏家族对甘州回鹘、于阗国采取了联姻、礼让、尊敬的礼仪态度。北侧南起第一至第七身供养人均为宋代重绘。第一至第三身为比丘尼，仅第三身榜题较完整，题为：“故姨安国寺法律尼临坛大德沙门性真供养”第四至第六身也相同题称“外甥甘州圣天可汗的子天公主”，可见这些比丘尼原来都是曹氏家族的成员。第七身供养人头戴凤冠，饰步摇，服饰华丽，榜题为“大朝大于阗国天册皇帝/第三女天公主李氏为新/授太传曹延禄姬供养。”北侧后面几身供养人像为曹元忠时代的原作。榜题分别为：“故伯母武威郡夫人阴氏一心供养”、“故母钜鹿郡君夫人索氏一心供养”等。这时提到的阴氏、索氏、慕容氏等都是敦煌一带的世家望族，反映了曹氏家族对外联姻，以巩固其统治地位。

门上残存毗沙门天王赴那吒会一铺；门北画北方天王一铺，一手托塔，一手持枪，头戴冠，身着吐蕃长身甲，脚踏夜叉，前有天女献花，后有神将护卫。南上角五代画佛二弟子；门南画南方天王一铺，天王为汉像，全身盔甲，右手持剑，左手作印契。北上角五代画观音立像一身。

前部人字披下阙形龛内塑交脚菩萨一身。上画天宫伎乐九身，脊坊、椽坊两端下均有木质斗拱。 龛外两侧画千佛，龛下画降魔变一铺。表现释迦即将成道前，天魔波旬率领三个女儿及魔军至佛所，诱以女色，又以武力进行威胁，企图破坏释迦成佛的决心，释迦以法力战胜魔王最终成佛的故事。此图是敦煌石窟中最早的一幅降魔变。画面中央，释迦结跏趺坐于菩提树下的宝座上，内着僧祗支，外着袒右肩红色袈裟，左手持袈裟一角抚于胸前，右手置右膝，作“触地印”。释迦两侧是魔王波旬的军队，魔怪们手持武器正在围攻释迦。右侧下部，表现魔王三个女儿诱惑释迦的情节。三个魔女着龟兹装，戴宝冠，披大巾，腰束长裙。释迦以神通力，顷刻间将她们变成丑陋的老妪，即左侧所绘。 紧邻降魔变的西侧，绘本生故事画萨埵舍身饲虎本生。故事讲：国王大车的三个儿子，一日入山狩猎，见一母虎领数幼虎，饥饿逼迫，将食其子。三太子摩柯萨埵愿舍身救济，以干竹刺颈出血，投身崖下，以身饲虎。二兄以萨埵饲虎事还告父母，国王及夫人赶至山谷，抱尸痛哭，收拾遗骸起塔供养。画面采用“异时同图”的布局形式，在一个画面内表现出多个故事情节，各情节间用山林图案作为分隔点。图中上段中部为三个太子遇见饿虎，上段西部画萨埵刺颈和投崖，下段西部为饲虎，下段东部画二兄见尸骸并还告父母，上段东部画父母抱尸痛苦和起塔供养。 后部上画天宫伎乐十七身，下方四个圆券形龛内东起分别塑说法佛、禅定佛、说法佛、禅定佛各一身，原塑胁侍菩萨各二身，现仅第二、三龛内各存一身。龛壁画莲花、化生童子依次分别为四身、六身、六身、八身。龛楣画忍冬。各龛之间以忍冬龛梁相联，龛壁画化生童子，西端龛外画一飞天、二供养菩萨。萨埵饲虎本生故事画西侧绘制千佛，千佛中央画说法图一铺。下画边饰一条，边饰下方画药叉二十五身。

南壁表层宋画男供养人一身（模糊）。底层壁画正中开一方口龛，龛内南壁中唐画一佛二弟子二菩萨二飞天；东壁中唐画一佛二菩萨；西壁中唐画一佛二菩萨，下中唐画吐蕃装男供养人二身、汉装女供养人一身。龛上中影塑三佛（残）、画一坐佛，两侧中唐各画一佛二菩萨。龛外东侧中唐画男供养人二身。龛外西侧中唐画女供养人一身、五代翟奉达墨书题记一方。龛下晚唐画立佛一身，比丘三身，男供养人二身，女供养人三身。

各国王子服饰：前面上身袒露，著花短裤，赤足戴脚钏者，似乎是南海、东南亚和南亚王子；后面各国王子均著袍服，多为小袖，个别宽袖，衣领有翻领、交领、圆领之别，其中有显示高贵身份的锦袍。王子各自戴本民族帽冠。其服饰样式应来自活跃于丝绸之路上的突厥、回鹘、吐蕃甚至印度、波斯等地的使臣或商贾形象，但从服饰上很难准确判断王子的属国。

一男子弯腰，准备攻击一男一女，女子着时世装，男子一手搂紧女子，另一手前伸，作抵挡、呵斥状。表现的是念地藏菩萨名号可断除癫狂。

城垣与宫廷：宝雨经变中画有智城，城中人物着天竺装。城垣、城门及城中的堂、廊等都是典型的中原式建築。进入城门，有一门屋，两边有廊，将城分为前后部分。整座城市是按照居民院落形式布局的。

欄杆与花砖地面：华板欄杆围绕的露台上用带花纹的方砖铺装，方砖的四角上有简单的花瓣，拼合之后，四个砖的角花，形成一个完整的花朵，莫高窟保存有这种唐代花砖。