该窟建于北魏统一河西后。原为人字披中心塔柱窟，因东壁塌毁，仅存人字披少部及塔柱。整窟平面呈方形，窟顶前部为汉式人字披顶，西披画供养天人持莲花，脊枋存部分平棋图案；后部为平棋顶，仅东南角存斗四平棋图案两方，其中一方中央表现莲池中裸体童子游泳，外侧四角表现四身飞天，边沿以忍冬装饰。后部中央有中心塔柱连接窟顶与地面，塔柱四面开龛，东向面开圆券形主龛，龛内塑倚坐弥勒说法像（眼、鼻、手已损毁），着右袒式袈裟，衣褶采用贴泥条和刻阴刻线相结合的表现手法，自然流畅。龛内两侧分上下层各绘十身供养菩萨，龛顶画四身飞天及佛背光图案，龛楣装饰莲花化生图案，两端为双龙装饰。主龛外原塑天王二身，现北侧存一身天王像，是莫高窟现存北朝唯一的彩塑天王像。龛上部存浮塑供养菩萨，龛下部塔座座沿北魏画供养人（模糊），塔座最下部有宋朝绘供养人像（模糊）。塔柱其余三面均上下开龛，南北面上层均作阙形龛，内塑菩萨像，西壁与其他各龛均塑禅定像，各龛外两侧均塑菩萨像。此窟前半部南北壁东侧（人字披下）画大型说法图，现大部已毁；靠后各部中央画小型说法图一铺。后半部现存西、南、北三壁壁画，作三段式布局，上段画天宫伎乐通绕全窟，中段画千佛，最下层为药叉（金刚力士）。在千佛、力士之间，有一横长的故事画带通联三壁，南壁画沙弥守戒自杀因缘故事及弊狗因缘故事，西壁绘九色鹿王本生故事，西壁北段与北壁画须摩提女因缘故事。这些在赭红底壁上绘成的故事画，都以人物、动物为主，山水、房宇、车马、器物仅为衬景，这正是汉晋传统画风在佛教壁画上的延续。此窟的连环故事画，是莫高窟开窟以来的全新构图形式，是敦煌壁画故事中的经典之作，对此后莫高窟佛教艺术的发展具有深远的影响。

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。

平面横长方形帐形顶窟，窟宽8.0米，深4.0米，高4.0米，是西崖三大洞窟之一（另外两个分别是133和135窟）。前壁开门，正、左、右三壁各开一龛，供三佛，其余壁面均绘满壁画，是麦积山石窟壁画最丰富的洞窟。窟内各壁及其窟顶分别绘制了西方净土经变、维摩经变、涅槃经变、地狱变、睒子本生、十善十恶、帝释天出行、七佛等佛经内容。

建于盛唐。覆斗形殿堂式洞窟。主室窟顶画团花井心，周围圆形网幔，四角各一飞天，四披画千佛。西壁开一平顶敞口龛，龛内塑一善跏坐佛及二弟子四菩萨，均为清代重修。其中二菩萨为半跏趺坐，余为立像，背光两侧画六弟子，龛顶画菩提宝盖，龛外两侧塑二天王，龛外南、北侧龛沿处画二天女。南、北壁画巨型观无量寿经变各一铺，北壁画面人物、建筑之布局及空处理更为悦目。南北两壁的观无量寿经变，与初唐经变画比较，人物的组合，建筑的布局，以及透视关系的处理，都已有长足的进步，特别是透视的画法，中部大殿是建筑主体，画成仰视，显得高大；两侧配殿，画成俯视，利于表现其广阔；后部楼阁，则取平视，显得深远，从而使视点大致集中在中轴线偏上的部位，略有焦点透视的效果，使人感到真实亲切，遂使图中殿堂、楼阁、错落有致，形成一个宏伟的宫殿建筑群。东壁门上画净土变一铺；门南上画地藏观音等四菩萨，中普贤变，下模糊；门北上画药师等四菩萨，中文殊变，下宋画女供养人一排（模糊），其中背景山水云霞缥缈，一气呵成波澜起伏之水纹，反映出此期线描、晕染相结合运用于山水画之成就。甬道盝形顶中央画团花图案，南、北披宋画垂幔，南壁宋画供养菩萨三身（模糊），中部为第173窟窟门；北壁宋画供养菩萨四身，存三身。前室顶残存宋画经变；西壁门上宋愿文题榜两侧画毗沙门天王赴那吒会，门南宋画维摩诘经变，门南文殊，门北维摩诘；南壁宋画千手眼观音一铺，中被凿成穿洞，画面残损严重；北壁宋画千手钵文殊一铺，中被凿成穿洞，穿洞上画趺坐五方佛一铺。

建于北魏晚-西魏初。单室，平面方形。窟顶正中藻井绘垂莲、火焰、忍冬、莲花纹。四披“图画天地，品类群生”。上部为佛教与道教同处的神佛世界。西披中间为阿修罗王，赤身，四目四臂，头顶青天，足立大海，手擎日月，双龙卫护，身后为须弥山和“忉利天宫”。须弥山两侧画雷公、礔电、风神、雨师、朱雀、羽人、乌获及迦楼罗、飞天等，颇有雷电交作、风雨并至之势。东披上部中间画二力士承托摩尼宝珠，左右飞天护持，朱雀和孔雀相对飞翔。北披上部正中的东王公已残，还可见其乘坐的四龙车。南披的西王母头梳高髻，大袖长袍，乘坐三凤车，车上有华盖，车后旌旗飘动。西壁开一圆券形大龛，窟顶覆斗形，殿堂窟。彩塑现存一佛二菩萨，头均重修。主尊为善跏坐佛像，内着斜领僧祗支、交领大袖襦服，外罩对襟红色袈裟，胸前系小结，左手后代重修。两菩萨侍立南北两壁西端，颈饰项圈，上身斜披络腋，下着长裙，足踏莲花。四壁壁画分段布局，上段绕窟一周画天宫伎乐。西壁中段龛内外画飞天、供养菩萨、婆薮仙、鹿头梵志；两侧壁中央相对绘说法图和供养人行列，周围画千佛；下段绘金刚力士。此窟前壁全部坍塌，窟顶东披和北披局部残毁，其他基本完好。

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。

南壁绘有地狱经变，东侧为“十善”部分，一生平积善行德之人在死后被飞天迎接到西方极乐世界；西侧为“十恶”部分。

画《佛顶尊胜陀罗尼》经变。画面中央画大幅的佛说法图。佛结跏趺坐于莲座之上两侧及前方有弟子、胁侍菩萨围绕、闻法菩萨和供养菩萨；说法图上方画须弥山及其上建筑，表现的是帝释天和善住天子所居天界的场景。但画面上只有建筑和树木，并无人物形象。在天界与说法图间的画面面中，并画有帝释天和侍者乘云而降的场景；说法图下方及两侧画面画《序品》及经文中的各个情节场景。其中右侧画面自上而下画有向骷髅撒土的场景以及蛇、野干、乌鹫等动物，画面左侧自上而下绘有得到解脱转世之苦的善住与帝释天回访世尊、世尊摩善住顶授菩提记的场景、安置陀罗尼的高幢、高山、楼阁以及拜塔的人们的场景；下部画面绘有地狱、转生、被牵着手的盲人等表现“七返之身”的场景。

南壁画面大部表现《佛顶尊胜陀罗尼经变》。整体布局利用了横向长方形的壁面，呈现出“中央是佛说法图，上部是须弥山上的天界，佛说法图的左右及下方表描绘细节场景”的“凹”形构图。凹形部分的中央是佛说法图。佛着袒右肩袈裟，结跏趺坐于莲座之上，从佛的顶上肉髻中放射出几束蛇形光束并向向扩展为扇面状。佛周围侍立闻法弟子 、菩萨和比丘。上部描绘天界建筑和善住天子、帝释天等人物形象及善住夜半惊梦、善住造访帝释、帝释天向在下界说法的世尊救助等情节。凹形部分的西侧画面表现佛陀波利译本中的《序》中前半部分的内容。自上而下描绘佛陀波利从西国来诣五台山、佛陀波利五体投地拜跪祈祷、佛陀波利路遇文殊化现的老人、佛陀波利回到长安入宫献经、皇帝向佛陀波利赐绢三十匹等场景；左侧画面最上端描绘帝释天得佛授陀罗尼经加归天界、得到解脱转世之苦的善住与帝释天回访世尊、世尊摩善住顶授菩提记的场景。其下方描绘象征陀罗尼经的日轮、安置陀罗尼经的宝塔、高幢、高山及礼拜的人们、守护陀罗尼的魔王、天王，撒土诵经使故亡恶人得生天上等场景。凹形部分的下方主要描述善住天子来世将受的地狱、转野兽身之苦的场景。最下方画面残毁严重。

南壁绘千佛，千佛中央绘有一幅弥勒说法图，佛着通肩袈裟，作善跏坐，两手作说法印。左右两侧各有三身菩萨。其中一身菩萨手托透明钵。下部绘有两身供养菩萨。华盖两侧共绘有飞天四身，上方两身飞天穿长裙，持花飞舞。下面的两身童子飞天穿鼻窦裤，四肢张开飞来。