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。

上画天宫伎乐十六身，中画千佛，中央趺坐佛说法图一铺，下南起画九色鹿王本生一铺、须摩提女因缘（前半部）。图下画边饰一条，下药叉一排（模糊）。 九色鹿本生故事画为横卷式连环画，绘八个情节，由左右两端开始，中间结束。画面为：1、溺人落水。2、九色鹿救起溺人调达。3、调达跪地谢恩。4、王后要国王捉鹿。5、调达告密。6、国王率军捉鹿。7、乌鸦叫醒九色鹿。8、九色鹿向国王控诉调达。本生故事是表现释迦牟尼佛在过去世中为菩萨时教化众生，普行六度的种种事迹。此铺故事画依据《佛说九色鹿经》绘制，生动表现了人物的神情和内心活动，突出了这一故事宣扬的因果报应的佛教主旨，对画中马的刻画采用写实与夸张相结合的手法，富于弹力。 西壁北段（和北壁）根据三国时期支谦译《须摩提女经》绘须摩提女故事画，共描绘十四个情节（此壁绘前半部情节1-3）：1、须摩提女闭门卧床和焚香请佛。2、乾荼背锅飞来。3、均头沙弥乘五百花树飞来。

奔跑的青牛：佛弟子化现出五百青牛，乘之赴会。此画在青牛的动态，特别是敷彩上作了夸张。青牛的后腿在奔跑中的尥天向空，带有汉代造像遗风。

贵妇头梳丫髻，上著窄袖对襟襦衫，披巾搭在臂上，围腰下延伸出襳髾，下著间色裙。长长的襳带和身上的褵带随风飘舞，仿佛感到贵妇在迎风前行，以简练而夸张的艺术手法再现了飞襳垂髾的丽人形象。

狼： 山林中画一只狼正在觅食，画家勾勒出轮廓线后，直接以石绿色平涂画岀，用色颇为夸张，似未再描定线， 这颇似一幅没骨画，因画笔中的颜料与水分略有浓淡深浅 , 笔触天然留下晕染之状 。

本生故事中的飞天：在本生故事中出现的两身飞天，因地布局，上下飞翔。头戴宝冠，身体修长弯曲，手臂画得夸张，长似细管，裙裾飘扬，造型颇美。

窟壁下部的药叉伎乐与上部的天宫伎乐形成对比。药叉多绘于山岳间，人大于山。其状短体健，赤身穿短裤赤足，一般不作直立，成半蹲状，动作夸张。有的手舞足蹈，有的演奏乐器。此两身药叉乐伎，一吹荜篥，一弹琵琶。

玄武：龟蛇相交的玄武是四神中代表北方的神，其造型是在写实的基础上作夸张的。这是中国传统题材在佛教艺术里的典型反映。