建于初唐，五代、清重修。主室为覆斗形顶。藻井为莲花飞天井心。中心绘莲花组成的大团花，花心呈五色法轮状。周沿各层绘云纹忍冬、花卉、三角、垂幔，四披各绘伎乐天3身，环绕藻井，同向飞行。下绘千佛。西壁开一斜顶敞口龛，龛内塑趺坐佛一身、弟子二身、菩萨四身，除佛像的身躯、衣饰及金刚座为初唐原作，其余为晚清重塑或妆修。龛外南北两侧上部绘千佛，下部绘莲花童子各二身。西壁下部绘供案、供器和供养菩萨6身，多已模糊。南壁上部绘阿弥陀经变一铺，画面中楼阁亭台被绿水环绕分隔，各建筑之间用各种桥梁连接。画面中央绘阿弥陀佛，两侧的平台上绘以观音或大势至为首的菩萨群像。佛的下部平台上绘众菩萨弟子及乐舞供养。水池内绘有迦陵频伽等种种奇妙杂色之鸟。南壁下部五代绘比丘尼3身、女供养人23身。北壁上部绘弥勒经变一铺（被美国人华尔纳盗走2方）。画面分为两部分，上部中间为《弥勒上生经》中所描绘的弥勒菩萨在兜率天宫说法的情景。其余画面描绘的是《弥勒下生经》中弥勒降世后的龙华三会的情景。兜率天宫说法场面的下方为龙华三会之初会，左右两侧为二会和三会。北壁下部五代绘男供养人17身。东壁门上绘说法图四铺；门南上部绘说法图一铺、中部绘男女供养人各一身，下部绘供养牛车与供养人一排；门北上绘说法图一铺，下部绘供养马群与男供养人一排。甬道盝形顶，顶中央五代绘故事画，南北披五代绘趺坐佛各五身，南壁五代绘供养比丘三身，北壁五代绘男供养人一身。前室顶西披五代绘不空绢索、千手千眼、如意轮三铺观音变，均残。前室西壁门上存五代愿文题榜，两侧五代绘毗沙门天王赴哪吒会，画面模糊，门南北五代绘八龙王礼佛图各一铺，画面模糊，前室南北壁各存弟子与菩萨残画痕迹。

东壁绘维摩诘经变一铺。画面以“品字形”排列，窟门上方为“佛国品”的内容，维摩诘与文殊菩萨分别位于窟门两侧。窟门上方画面中央绘释迦牟尼佛倚坐说法图一铺，佛右下侧描绘宝积长者并五百子持七宝盖献佛的情景，说法图的北侧，绘佛趺坐说法图一铺，描绘的是“香积佛品”中的香积佛国。说法图的南侧，绘“菩萨行品”中维摩诘以神通力手擎大千前往佛所的情景。窟门南侧画面以维摩诘为中心，上部描绘“不思议品”中的“借座灯王”情景，中部绘“问疾品”的维摩诘居士，维摩诘北侧绘“观众生品”中的天女与舍利弗，维摩诘下方绘“香积佛品”中献香饭的化菩萨与“方便品”的王子官属等人。下部绘“权方便品”的情景。窟门北侧画面则以文殊菩萨为中心，上部绘前来问疾的文殊菩萨及其身后随行的佛弟子，文殊菩萨南侧绘手持塵尾的吉祥天女，中部描绘“方便品”中前来问疾的帝王和侍臣。下部模糊。

上画千佛，中部画佛教史迹画，自西向东依次为：1.汉武帝获得匈奴祭天金人与张骞出使西域；2.释迦浣衣池与晒衣石；3.佛图澄之神异事迹；4.阿育王拜外道尼乾子塔；5.康僧会感应故事，下部画菩萨七身。 北壁西侧上部画张骞出使西域图，共由4组画面组成，呈“凹”字型排列，每个画面旁均有清晰榜题，表现汉武帝获得匈奴祭天金人和张骞出使西域的情景。1、在画面的右上角有一殿堂，内有两个站立的佛像，殿堂正面额匾上有“甘泉宫”三字，下方画帝王、臣属持香炉或笏拜谒。2、皇帝骑在马上，左右臣属八人，一人手持曲柄华盖。张骞持笏跪拜辞别，后有从者持节牵马。3、张骞行进在途中。4、远处有一城郭，二和尚立于门外，城内有佛塔。此幅出使图中，张骞一行乘骑半藏山后，表现了山重水复的效果，体现出张骞等人的艰辛，情节、环境相互映衬。 北壁中上部偏西侧画佛陀洗衣池和晒衣石圣迹故事。1、释迦摩尼右手提袈裟立于水边。2、有天女从天空飘飘而降，准备替佛陀清洗袈裟。3、方石旁有一个不信佛教的外道婆罗门，赤裸上身，光着脚，跳踩和弄污方石。4、石上有乌云，云中雷神正击鼓鸣雷。5、方石的右下角再画婆罗门被雷电击毙。6、方石的另一侧有两位天女正在洗石。 北壁中上部偏东侧画高僧佛图澄的故事，以上中下三组画面表现佛图澄的神异事迹，上画佛图澄立于七层塔前，合十向人们解说塔檐的风铃声音有异，指出这是不详之兆，预言石虎和石韬将要火并。中间画一帝王，上有华盖，坐在胡床上与臣属观看僧人施法，这个场面是佛图澄为石虎说法时，幽州四城门起火，佛图澄使神力用酒灭火的情景。左下画一僧人赤裸上身，坐在水池边，正在洗肠的情景，据《高僧传》卷九“佛图澄传”记载，澄左乳旁有一孔，有时肠从中出，或以絮塞孔。夜欲读书，辄拔絮，则一室洞明，又斋日辄至水边，“引肠洗之，还复内中”。 北壁佛图澄故事右下角画阿育王拜外道尼乾子塔。阿育王是公元三世纪中印度摩揭陀国国王，笃信佛教，大造佛塔。画面画一帝王率臣属礼拜六塔，下跪者是阿育王，由于该塔是外道之塔，受不起信佛教的阿育王一拜而倒塌。 北壁东侧上部画康僧会故事。康僧会是三国时代的高僧，主要在江南弘扬佛法，在佛教南传的历史上有重要意义。故事由四组画面表现：1、画康僧会坐鼓帆小舟，顺风而行下江南来到东吴。2、最下面画一帝王向僧人跪拜合十，表示孙皓下跪迎接穿袈裟的康僧会。3、中间画一大帐，账内莲座上舍利放光芒，账外帝王与僧人作谈论状。表示吴人本不信佛教，吴王孙权召康僧会问佛有何灵验，康僧会遂以神力获舍利，光明四射，吴王乃信，立建初寺。4、画一寺院，院外僧人观看并有人运送木料，当为建初寺修造的情景。

西壁开一平顶敞口龛，龛顶中部绘释迦说法图一铺，南侧毁，北侧存释迦为四众说法、释迦回迦比罗卫城、罗睺罗出家、弟子为佛洗足的情景。龛内西壁浮塑背光，佛两侧一共绘弟子四身、项光二个。南、北壁各绘菩萨二身、弟子二身、项光二个。龛沿内侧绘菱形纹，外侧绘小团花边饰。西壁下部绘供器和供养人。龛外南侧画大势至菩萨一身，北侧画观音菩萨一身。龛外南北两侧各筑有一土台，土台紧靠西壁与南北两壁，土台上无塑像，北侧土台南向面、南侧土台北向面各绘供养人数身。北侧土台南向面存唐代敦煌望族瓜州刺史阴嗣璋家族嗣琼、嗣王供养画像及题名。

北壁上部绘弥勒经变一铺，下部五代绘供养人。弥勒经变画面用水池和楼阁亭台表现弥勒净土世界。楼阁亭台被水池环绕分隔，各建筑之间用各种桥梁连接（被美国人华尔纳盗走2方）。画面分为两部分，上部中间为《弥勒上生经》中所描绘的弥勒菩萨在兜率天宫说法的情景。弥勒菩萨居楼殿中央倚坐说法，上悬华盖，侧侍二身立菩萨。其余画面描绘的是《弥勒下生经》中弥勒降世后的龙华三会的情景。兜率天宫说法场面的下方为龙华三会之初会，左右两侧为二会和三会。壁面下部五代绘男供养人17身。

西披画面大致可分为上、中、下三层横幅，每层横幅都画有数幅佛说法图。总共达二十三幅之多。部分画面延伸至南披和北披。在各说法图之间，穿插绘以各种列队的人物形象、正在演奏的乐队、以及诸宝、塔庙、车辇、象队、珠宝和塔庙等。表现了《法华经·序品》中“菩萨布施象辇”、“菩萨布施驷马宝车”和“菩萨布施肉身手足”的情景。同时，西披中、下层与北披交界处的部分则是借用《大般涅槃经》卷一《寿命品》中讲的“天上众神与人间众生请佛接受最后供养”的内容来表现《法华经——方便品》的思想的。

门南画普贤变一铺，普贤菩萨乘六牙白象，身躯庞大，行动缓慢，昆仑奴扬手挥鞭，驱赶大象快行，下宋画男供养人八身；门北画文殊变一铺，文殊菩萨手持如意，乘青狮，侍者执幢盖。狮前有童子献花，表现赴会情景。下宋画女供养人九身（漫漶）。

南壁画面中央方框内画佛说法图。说法图上部绘须弥山，山上有八座殿堂建筑。说法图的东西两侧及下方绘有30多幅以绿色山野为背景，含有人物和建筑的小画面。各画面都有一条或数条长条形榜题，文字不识。说法图下方中央有一方榜题，部分文字可判读。壁面下部剥落严重。壁面右下方绘胡貌形象人物一身。学术界对该壁画面内容的认识也存在争论，有“法华经变说”和“佛顶尊胜陀罗尼经变说”。本解说以“佛顶尊胜陀罗尼经变说”为准。画面中央方框内画佛说法图中，佛结转法轮印，结跏趺坐于莲花座上，从佛的眉间和顶上肉髻放出光束，还有自上而下有三道光圈环绕佛身。佛的左右及下方绘众菩萨、比丘等，这描绘的是佛为众讲尊胜陀罗尼经时的情景。说法图上部绘须弥山和山上的八座殿堂建筑，表现的是帝释天和善住天子所居之天宫。八座殿堂之间用回廊相连，其间绘树木和一些人物，描绘的是善住惊梦、先后见帝释天的情景。说法图西侧的画面自上而下的描绘出“序”中佛陀波利自西土而来、路遇文殊化现的老人、返西土取经、取经归来、入宫献经、西明寺译经、隐迹于五台山的内容。说法图下部的画面描绘帝释天观善住即将遭受的七返恶道之身的种种情形，以及经中描述的众人闻听、忆念、读诵、书写尊胜陀罗尼经和经咒后的种种获报。说法图东侧的画面自下而上为经文最后描述的阎摩王法王访释尊、四天王请佛、佛讲如何奉持尊胜陀罗尼、佛为善住天子摩顶授记等情景。

这是《弥勒下生成佛经》所说的“佛女梵摩越将八万四千婇女至佛所求作沙门”的剃度情景。帷屏外，有人好奇地偷看。另有三个婇女骑马向蹲下洗头的落发者走来。这里反映了当时宫廷妇女削发为尼的实况。

远山落日：在“日想观”中，表现韦提希夫人望着远方的落日，进行观想的情景。此构图在唐代以后形成了固定的样式，值得注意的是山峰在皴法、晕染等技法上综合应用的效果。