该窟建于晚唐咸通十年（869）前，五代重修。覆斗顶殿堂式中型窟。主室东壁门上方有：“窟主沙州释门都法律和尚金光明寺僧索义<imgsrc="//cdn.e-dunhuang.com/images/bian.jpg"/>”墨书题记。主室绘经变十幅。西壁龛外南侧画普贤变，北侧是文殊变。南壁上半部自西向东分别绘法华经变、观无量寿佛经变、弥勒经变。北壁上半部自西向东分别为华严经变、药师经变、天请问经变。东壁门北绘维摩诘经变，门南是报恩经变。南、北、东三壁经变画下，各绘三或四幅条形屏风画，内容为其上部相应经变之各品故事画。甬道南北壁绘供养人，前室西壁门南、门北分别绘南方天王和北方天王，南北壁绘赴会菩萨。

莫高窟第302窟开凿于隋代，五代时期重修。整个洞窟由主室、甬道和前室三部分构成。主室为中心塔柱窟，窟顶前部人字披东披分上下两段绘制佛教本生故事画，后部平顶绘隋代画说法图、平棋图案等。中心塔柱顶部与窟顶相连，作须弥山状，上部为圆形七级倒塔，下部由方形两层台座组成，共承倒塔，台座上层四面各开一圆券形龛。中心柱东向面龛内塑一佛、二菩萨（北侧一身失），龛外两侧塑二菩萨（仅残存北侧一身），浮塑彩绘化生龛楣、龙首龛梁、莲花龛柱；南向面龛内残存彩塑佛一身，菩萨二身（清修），龛外两侧塑二菩萨（仅残存东侧一身）；西向面龛内塑一佛、二弟子，二弟子像为清代重修；北向面龛内塑一佛二弟子，龛外两侧二身塑像已失，均为清代重修；中心柱底座北向面下层壁画隐约可见“开皇四年六月十一日”等字样，据此可知此窟开凿于开皇四年（584年）左右，故此窟又称“开皇四年窟”。这一确凿的纪年题记不仅是隋代洞窟时代判断和分期的可靠依据，也是此时期洞窟艺术风格研究的标尺。洞窟主室西壁中央开一内外层佛龛，内层塑一佛、二弟子，外层塑二菩萨（均无头）。内层龛壁画佛头光两侧画二身化生形象。龛外下层为宋代画比丘尼八身，底层露出隋代残画，龛顶从左到右画天宫伎乐十身；主室南壁上部自西向东依次画天宫伎乐十二身以及天宫栏墙和垂幔，中间绘千佛，前部千佛下方绘药师佛一铺，后部千佛东侧开内外层龛，内层塑一佛、二弟子（仅存西侧弟子），外层塑二菩萨（仅存东侧一身），忍冬龛楣，千佛西侧画说法图一铺。南壁下部与地面相接处为宋代绘供养比丘像、男供养人像共九身，底层露出隋代残画；北壁千部绘有释迦、多宝二佛并坐说法图一铺，后被穿洞所毁，下部与地面相接处表层壁画为宋画供养人一排，多处底层露出隋代绘画；东壁上部画天宫伎乐，栏墙和垂幔，东壁门上方画说法图一铺，两侧绘千佛，其余为比丘和供养人。甬道盝形顶中央为宋代绘千手千眼观音变一铺，甬道南北两壁各画宋代趺坐佛四身。前室顶大部分坍塌，西壁门两侧存宋代画毗沙门天王赴哪吒会图各一铺；东壁门南上部为宋代画如意轮观音变一铺，中部为宋代画四龙王礼佛图；门北上画不空绢索观音变一铺，中画四龙王礼佛。

该窟没有具体的建窟年代，学者推论建于初唐。分前后两室，前室残，人字披顶；主室（后室）平面呈方形，覆斗形顶。此窟以佛教史迹画为主要题材，塑像经五代、西夏、清重修。窟顶藻井画团花井心，垂幔铺于四披，四披各画千佛。西壁开一平顶敞口方形龛，龛中塑像为清代重塑，共五身，正中为一倚坐像，南北两侧塑弟子和菩萨像各一身，皆立于莲花座上。龛顶画菩提宝盖、二飞天。龛壁浮塑山峦影壁（清修）与龛外南北壁画中山水相连。壁画以青绿山水为景，合理表现出近大远小的透视关系，为盛唐山水画家李思训一派之风格（已变色）。龛上画化佛、云气。龛下西夏画趺坐佛，底层有五代、初唐残画。龛外南北两侧画圭纹边饰。南壁上部画千佛，中部画佛教史迹画，自西向东依次为：1.西晋吴淞江石佛浮江；2.东晋扬都金像出渚；3.隋文帝迎昙延法师入朝，下部画菩萨七身。北壁上部画千佛，中部画佛教史迹画，自西向东依次为：1.汉武帝获得匈奴祭天金人与张骞出使西域；2.释迦浣衣池与晒衣石；3.佛图澄之神异事迹；4.阿育王拜外道尼乾子塔；5.康僧会感应故事，下部画菩萨七身。东壁门上画千佛，门下五代画不动佛、弥勒菩萨等十一身；门南画佛教戒律画，下西夏画趺坐佛四身；门北画佛教戒律画，下西夏画趺坐佛三身，画面以组图形式表现僧人守戒所发种种誓愿，系依据北凉昙无谶译《大盘涅槃经》、南宋宋慧观等译《大盘涅槃经》绘制，部分被美国华尔纳于1924年盗走。甬道顶西夏绘团花图案，南北壁绘供养菩萨各三身。前室西披西夏画团花图案三幅（已毁）。西壁门南西夏画普贤变；门北西夏画文殊变（模糊）。底层有五代画千佛、初唐残画。南北壁上各凿一盝形顶的小窟，南侧为324窟，存西夏残画。北侧为325窟，存西夏画说法图部分。此窟南北壁画佛陀胜迹和佛教史迹画，与东壁两侧的戒律画都占据了本窟最显著的位置，毫无疑问是本窟壁画中的主要题材。这些壁画题材在国内诸石窟的雕刻和壁画中均不多见，莫高窟壁画中所绘也极为罕见。佛教史迹画的出现，是佛教中国化的标志，具有非常高的艺术价值和历史价值。

上画千佛，中画佛教史迹画，自西向东依次为：1.西晋吴淞江石佛浮江；2.东晋扬都出金像（大部被美国人华尔纳盗劫破环）；3.隋文帝迎昙延法师入朝，下画菩萨七身。 南壁西侧上部画西晋石佛浮江故事。由西端开始：1、画二佛立于水面上，僧俗数人在岸上作礼拜状。2、下面画道士扬幡设醮迎接。3.以东画吴县人朱膺和东林寺僧人雇船载石佛去通玄寺，江岸僧俗妇孺纷纷往迎、跪拜。 南壁中上部画东晋扬都金像出渚故事。图中左、中、右分别画光芒四射的佛像、莲座、佛光，画面与故事中得金像、得趺座、得佛光的描述相吻合。位于得趺座的场面之下，莲座下方一叶小舟，扬帆海上，舟中有比丘和船工数人，就近迎接佛像。画面中迎佛的大船画面已被华尔纳劫走，现仅存两名纤夫和迎佛的僧俗人众。 南壁东侧上部画昙延法师祈雨的故事。由4个画面组成，呈“凹”字型排列：1、画肩舆中坐一僧人，六名轿夫弓身抬行，榜题为“帝迎法师入朝时”。2、画一帝王向一僧人行礼，帝王后侍臣四人，其中一人持曲柄华盖。3、上画宫殿内一僧人坐高座上，殿前阶下一帝王率领臣属五人跪拜施礼，天空乌云密布，大雨将至。4、上画城内大帐中，一僧人坐高座上讲说，前有一帝王坐胡床上恭敬聆听，五人侍立左右。又画一舍利塔大放光芒，榜题为：“延法师于塔前与文帝说涅槃经并造疏论讫感舍利塔三日放光”。

上画千佛，中部画佛教史迹画，自西向东依次为：1.汉武帝获得匈奴祭天金人与张骞出使西域；2.释迦浣衣池与晒衣石；3.佛图澄之神异事迹；4.阿育王拜外道尼乾子塔；5.康僧会感应故事，下部画菩萨七身。 北壁西侧上部画张骞出使西域图，共由4组画面组成，呈“凹”字型排列，每个画面旁均有清晰榜题，表现汉武帝获得匈奴祭天金人和张骞出使西域的情景。1、在画面的右上角有一殿堂，内有两个站立的佛像，殿堂正面额匾上有“甘泉宫”三字，下方画帝王、臣属持香炉或笏拜谒。2、皇帝骑在马上，左右臣属八人，一人手持曲柄华盖。张骞持笏跪拜辞别，后有从者持节牵马。3、张骞行进在途中。4、远处有一城郭，二和尚立于门外，城内有佛塔。此幅出使图中，张骞一行乘骑半藏山后，表现了山重水复的效果，体现出张骞等人的艰辛，情节、环境相互映衬。 北壁中上部偏西侧画佛陀洗衣池和晒衣石圣迹故事。1、释迦摩尼右手提袈裟立于水边。2、有天女从天空飘飘而降，准备替佛陀清洗袈裟。3、方石旁有一个不信佛教的外道婆罗门，赤裸上身，光着脚，跳踩和弄污方石。4、石上有乌云，云中雷神正击鼓鸣雷。5、方石的右下角再画婆罗门被雷电击毙。6、方石的另一侧有两位天女正在洗石。 北壁中上部偏东侧画高僧佛图澄的故事，以上中下三组画面表现佛图澄的神异事迹，上画佛图澄立于七层塔前，合十向人们解说塔檐的风铃声音有异，指出这是不详之兆，预言石虎和石韬将要火并。中间画一帝王，上有华盖，坐在胡床上与臣属观看僧人施法，这个场面是佛图澄为石虎说法时，幽州四城门起火，佛图澄使神力用酒灭火的情景。左下画一僧人赤裸上身，坐在水池边，正在洗肠的情景，据《高僧传》卷九“佛图澄传”记载，澄左乳旁有一孔，有时肠从中出，或以絮塞孔。夜欲读书，辄拔絮，则一室洞明，又斋日辄至水边，“引肠洗之，还复内中”。 北壁佛图澄故事右下角画阿育王拜外道尼乾子塔。阿育王是公元三世纪中印度摩揭陀国国王，笃信佛教，大造佛塔。画面画一帝王率臣属礼拜六塔，下跪者是阿育王，由于该塔是外道之塔，受不起信佛教的阿育王一拜而倒塌。 北壁东侧上部画康僧会故事。康僧会是三国时代的高僧，主要在江南弘扬佛法，在佛教南传的历史上有重要意义。故事由四组画面表现：1、画康僧会坐鼓帆小舟，顺风而行下江南来到东吴。2、最下面画一帝王向僧人跪拜合十，表示孙皓下跪迎接穿袈裟的康僧会。3、中间画一大帐，账内莲座上舍利放光芒，账外帝王与僧人作谈论状。表示吴人本不信佛教，吴王孙权召康僧会问佛有何灵验，康僧会遂以神力获舍利，光明四射，吴王乃信，立建初寺。4、画一寺院，院外僧人观看并有人运送木料，当为建初寺修造的情景。

分上下两部分。上部绘五铺大型经变。自西向东依次绘有楞伽经变、弥勒经变、阿弥陀经变、法华经变和报恩经变。经变的构图图式均沿袭前期经变画的固定图式，即封闭式、开放式和对称式三种基本形式经变下方前部分东起依次绘女性供养人17身，其中东起第四身供养人题名“施主敕授浔阳郡夫人翟氏一心供养”；后部绘9扇屏风画佛传故事，每扇屏风画表现多个情节。东起第一扇“云童子求师”等、第二扇“云童子受布施”等、第三扇“云童子以鹿皮衣布于地”等、第四扇“燃灯佛授记云童子”等、第五扇“刹帝利为王种”等、第六“仙人滴血出童男童女”等、第七“菩萨入胎”等、第八“摩耶欲回提婆诃城”等、第九“太子树下诞生”等。

分上下两部分。上部绘五铺大型经变。自西向东依次绘有密严经变、天请问经变、药师经变、华严经变、思益梵天请问经变。经变的构图图式均沿袭前期经变画的固定图式，即封闭式、开放式和对称式三种基本形式其中《华严经变》画面分上下两部分，上部分描佛于“七处九会”说法的场景，下部分表现“莲华藏庄严世界海”。每一处内容皆有详细的榜题说明。下部分东起依次绘女性供养人16身、屏风画佛传故事9扇。佛传故事画西起第一扇“夜半逾城”等、第二扇“太子剃发出家”等、第三扇“车匿回城”等、第四扇“乳靡供奉”等、第五扇“树下降魔”等、第六“初转法轮”等、第七“度脱人、天”等、第八“树下涅槃”等、第九“供养舍利”等。