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。

百工技艺：烹饪。旁有奶牛，两妇女在煮奶，锅上热气腾腾。旁边题记描述为：二女煮乳。

时云童子至祭祀德婆罗门会已于上座婆罗门问言仁者诵持如何经论时彼六万诸婆罗门答童子言一切诸论悉已诵持时云童子答上座言汝虽诵念婆罗门家医方技艺但我师资别有一论名曰毗施知汝等辈未曾得闻时六万人答言未闻

散花飞天：一身飞天在佛宝盖上方飞翔，双臂前伸，不见面容，只见双髻，双手将花盘抛出，献花随风散落在云间，动作舒展自如，巾带卷曲自然，可见当时画工的技艺成熟，构图多样。

百工技艺：工匠和农夫。两工匠在塔上安装塔刹，下方一人高举双手正在递砖瓦。旁有两位农夫正在锄地和运送嘉禾。

百工技艺：两名工匠在房顶铺排瓦垄，下方两名工匠在抹墙。

百工技艺：患者得医服药。房屋内数人，右侧一男子坐在床上作呕吐状，身旁立一侍女，手捧药钵伺候。

百工技艺：青纱透体衣

净水池：水从殿宇的一角流过，一旁有宽大的芭蕉叶掩映，形成小品的趣味。波纹自由流畅，体现唐代画家的高超技艺。

百工技艺：联珠翼马纹和联珠狩猎纹锦