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。

菩萨头戴三珠冠，身上璎珞严饰，披巾环绕。飞天随云彩飘行空中。土红的底色，浓重的黑色（变色）与明亮的绿色和金色，构成一种神秘而热烈的气氛。

藻井边饰：土红色底色上绘有单叶忍冬连续纹，外围绘有小云纹和两重三角垂帐，四角绘有兽面流苏。

狮子莲花纹藻井：井心绿色的底色上绘有一头回首侧望的狮子，外围为卷瓣莲花，四角绘有一整四破的莲花纹。

垂蔓纹：褐色底色上垂铎装饰。

藻井边饰：土红色底色上绘有单叶忍冬连续纹，外围绘有小云纹和两重三角垂帐，四角绘有兽面流苏。

绿色的净土变：在四面建筑环绕的庭院正中，放一大型金属供器，四周聚集着佛的十大弟子等，秩序井然。人物形体虽不大，描绘却一丝不苟。绿色底色显得格外鲜明。主要颜料有绿色的石绿、铜绿及蓝色的青金石、蓝铜矿等。

平台栏杆纹的边饰纹样已经简化,佛上面方块上只画旋转忍冬纹,“十”子纹,底色也只用土红,蓝两色相间涂饰.重点是对《佛说法图》的精细描绘,但是佛与菩萨的排列,服饰,华盖的样式颜色均以装饰图案规律装饰,是图案化的人物绘画.