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。

壁画中是一组正在表演的乐舞,这组乐舞中共有十四人乐伎和两个舞伎,从画面中可以看到,这组乐舞中把乐伎画得比较大,而把舞伎却画的很小.一般情况下,乐伎和舞伎的比例是相等的,从视觉效果上没有大小之分,只有个别情况下,把舞伎有意地画大一些,突出主要表演者的形象,而把乐伎画大舞伎画小的情况却是极为少见的,也可以说仅此一例.从图中可以看出,坐在左边的乐伎所演奏的乐器有羯鼓,横笛,排箫,笙等;坐在右边的乐伎所表演的乐器有鸡篓鼓,鼗鼓,都昙鼓,竖箜篌,琵琶,排箫,竖笛等.

维摩诘经变中，文殊师利坐在胡床上，与维摩诘展开辩论之际，站在文殊旁的舍利弗心想：“日时欲至，此诸菩萨当于何食”维摩诘立刻以其神通力变化出化菩萨，到香积国借来香饭，直降文殊之前将钵中香饭倾于地，诸菩萨食之不尽。画面中文殊菩萨与化菩萨形体比例悬殊。化菩萨高髻宝冠，配饰璎珞、臂钏、上身赤裸，腰系短裙，内穿齐膝扎口裤，赤脚。这种菩萨画像在敦煌壁画中是少见的。文殊著一般菩萨装，面相修长而清秀，所坐莲花床座与供桌均装饰华丽。绘制工整为此时期壁画的独特风格。

图中三少女头梳中唐流行的抛家髻,两侧发髻抱面,发髻上插绿色花钗,中间一人戴花冠.三人均披彩画披巾,有的作云纹,具有汉风,多用于建筑或器物上,在服饰上少见.画面为背景,更显少女妩媚风韵.