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。

东壁通壁绘法华经变观音普门品。东壁门上绘释迦牟尼佛在灵鹫山说法场面，佛两侧绘菩萨数身。说法图南侧绘一塔，塔内二佛并坐说法，塔南北两侧各绘菩萨一身。门南北两侧自上而下绘观音救诸难和三十三现身的画面。观音救诸难的画面描绘了人们遇到水难、火难、雷暴难、兽难、刑戮难、贼难等灾难时，只要称念观音名号，就可得到解脱的场景。观音三十三现身的画面描绘了观音大慈大悲，满足众生一切愿望，解脱众生苦难，并能根据众生的要求，现佛身、宰官身、比丘身、毗沙门身、优婆夷身、妇女身等各种形象为众生说法的场景。门北沿有五代时期抹壁改绘一身比丘洪认供养像，画像身量高大如同真人，批田相纹袈裟，手持香炉，立方毯上，左肩上方有红地墨书题榜。

金牛宫：黄道十二宫之一的金牛宫，画在炽盛光佛东侧，它与双子官、白羊宫同处东方。圆形星宫中所画金牛缓缓踱步，结构准确，线描的虚实、粗细、挺柔等变化运用得当。

昙延法师故事：586年，天下大旱，隋文帝令京北太守苏威问昙延（516—588年）天旱之由。昙延答到，君乃万民之主，群臣之首，却不亲自为百姓祈雨，故是否下雨，系于此。隋文帝遂决定亲自祈雨，便派人迎昙延入朝，请他登大兴殿御座，南面而坐，传授佛法，文帝及五品以上朝宰大臣，皆席地朝北而坐，听受八戒。戒授完毕，日已中天，时有片云遍布全天，继而天降大雨，令天下并足。

飞天头梳双髻一手托莲花，一手拈花蕾，伸张双臂飞翔。人物五官勾画得准确传神，形体勾线简洁，以线为主再稍加晕染。

审讯、挖眼：在经中虽并未说由谁主持审讯，但古代印度都是小邦国（城国），没有县令、府尹等官，一切都由国王亲自审理。国王坐殿上，殿下王臣指挥行刑。两人已被挖眼，一人正在受刑，两人双手反缚，等待受刑。

……仰恭……年君……生孚……采圣……窟施……因德……采重……又鸡岁……获福……解消……印尽于……□空□……用垂门额……一人□……圣严尽□昏……消□逝修……见悲于三……一毫（光）……神□現霊……于是舟……□全功德记·推官保达撰……敦煌刺史……前龙家……十四人

應以長者居士宰官婆羅門婦女身得度者即現婦女身而為説法

若在內官，內官中尊，示以正法，化諸宮女，盡得果□

南起第二扇（第十一扇）诸臣百官发向岚毗尼园。净饭王与眷属入迦毗罗城。太子入天祠。