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。

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。

前半部人字披下，上部画天宫伎乐，残存七身，中部画毗卢舍那佛一铺（大部模糊）。 后部上画天宫伎乐十六身。中画千佛，千佛中央画一阙形塔内立佛一铺。下东起绘沙弥守戒自杀因缘、弊狗因缘各一铺。图下画边饰一条，下药叉一排（模糊）。 南壁依据《贤愚经》所绘的沙弥守戒自杀故事，是佛教戒律画代表作之一。自东而西按故事发生、发展的先后顺序共绘七个情节，依次为：1、长着送子出家剃度为沙弥。2、老和尚吩咐沙弥乞食。3、少女开门迎沙弥。4、沙弥守戒自杀，少女哀痛。5、少女向父亲陈述事由。6、少女之父向国王交罚金。7、火化沙弥，起塔供养。 南壁西段紧接沙弥守戒自杀故事的是弊狗因缘故事画，讲述一比丘前身曾为恶狗，因一次善待比丘而转世为比丘的故事。此故事画由弊狗低头舔比丘及求作沙门两个情节组成，画面被烟熏。

东壁门上中央绘说法图一铺，佛居中结跏趺坐于金刚宝座之上，佛左侧为大势至菩萨，佛右侧为观世音菩萨，十大弟子分列于后，上方绘华盖和菩提树，两身飞天持鲜花来礼佛。说法图下部有宋代题愿文题榜一方，文字模糊。题榜北侧宋代绘世俗男供养人二身，南侧绘宋代世俗女供养人和比丘尼各一身，世俗女供养人形象模糊。门南上部隋代绘千佛，下部宋代绘男供养人六身，门沿宋代绘幢幡一个。门北上部隋代绘千佛，下部宋代绘女供养人四身、供养菩萨一身，门沿宋代绘幢幡一个。

主室西壁上绘五台山图一铺，下绘屏风画佛传故事15扇。五台山图长13米、高3.6米，画面分为上、中、下三部分。上部主要描绘各种菩萨赴会和日、月诸天、罗汉、天龙等各种各样的灵异瑞现，中部描绘五台山的五座台顶及其间的几十座寺院、佛塔等圣迹，下部详细描绘了从山西太原到河北镇州(今河北正定县)方圆五百里地的山川道路及道路上参礼五台山的人物等等。图中共有榜题195条，其中有关灵异瑞现的46条，寺院（包括兰若、庵等）85条，塔15条，有关地名的32条，送供人、游台道人之类12条，其它的5条。下部的屏风画佛传故事15扇，从南向北第一扇“击鼓报喜”、“九龙灌浴”、第二扇“阿私陀仙占相”、第三扇“七日丧母”、第四扇“姨母养育”、第五扇“八岁就学”、第六至七扇“向师忍天学艺”、 第八扇“游观农务”、第九扇“树下思惟”、“造三时殿”、第十至十二扇“角技议婚”、第十三扇“太子结婚”、第十四扇“后宫娱乐”、第十五扇“出游四门”、“决意出家”。

北壁绘长达八米的涅槃经变，场面众多，气势宏大，绘有最后一次说法、入棺、众生举哀、八王争舍利、起棺、火化等众多的故事情节，是北魏时期最大的一幅涅槃经变。

西壁门上存五代愿文题榜，两侧五代画毗沙门天王赴哪吒会（模糊）。门南北五代画八龙王礼佛图各1铺（模糊）。

尒時善友太子□□上於十五日朝凈身澡浴著鮮淨衣燒妙寶香頭面頂礼摩尼寶珠......尒時......明凈雨下□寶濟貧窮者□人聚

贞观十六年嵗次壬寅奉為天雲寺律師道弘法師□奉□……

夫至極□曠正爲塵羅所約聖道歸趣非積曡何能濟拔是以佛弟子比丘䛒化仰爲七世父母所生母父敬造迦葉佛一區并二菩蕯因此微福願亡者神遊净土永離三途現在居眷位太安吉普及蠕動之類速登常樂大代大魏大统四年歳次戊午八月中旬造