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。

东壁北段画清净法身卢舍那佛及四大菩萨（南部残），为三身佛中之报身。密教作菩萨形，双手重叠置于脐下，结跏趺坐，光环重叠，作修持状。人体比例匀称，肌肉丰满，展示出密教佛像的特色。四大菩萨为“地藏菩萨”、“文殊师利菩萨”、“虚空藏菩萨”、“弥勒菩萨”，均座于缠枝莲花上。东侧画药师佛立像一身，着田相袈裟，右手执锡杖，左手持药钵，赤足立莲花上。

飞天在花与彩云中疾风般回首飞翔，身轻如燕，手执巾带，动作灵巧柔美。身体比例适度，湛蓝的天空使画面分外明亮。

错落优质的亭台楼阁上方，玲珑的飞天乘风而降，天乐不鼓自鸣。此图为箜篌和方响特写。方响绘制简略，箜篌欲精描细画，边框为四边形，琴底有红色饰物，弦数较多，从于方响的比例看，此箜篌为大竖箜篌。

树下小憩：这是在故事画之间補绘的小品，一位行旅者卸下鞍具在树下纳凉歇晌，树木高大枝叶繁茂，与人物的比例相适应。

此菩萨与法华林菩萨常侍于弥勒佛之左右，称之为“弥勒三圣”，在壁画中往往和“西方三圣”里的大势至菩萨位置相同，著菩萨装，冠带垂附在右膝上，一手持花，一手托钵，正面坐在树前的华盖下，神态端庄，周围环绕形体较小的菩萨、弟子，恭敬合十听法，显示出法会中圣者的威仪。人物造型比例适度，线描与色彩保存完好。

树下释迦佛结跏趺坐须弥座上说法，面相丰满，额低而宽，体态雄健。侍立四菩萨，头戴花蔓冠，裸上身，系长裙，披巾下垂横于腹前两道，或持香炉或执莲蕾散花供养。这些菩萨像比例适中，腰部微弯曲，表现了女性的曲线美。

窣堵波：塔身为钟形，下有两重台基，正面有阶道，塔身正面开火焰形龛，平头上是扁平的覆钵，上置七重相轮及火焰宝珠。塔刹比例高大。此类塔形，多见于中亚各地。

双手持莲叶，上悬华盖，头顶梳高髻，戴宝冠，胸前杂饰珠串璎珞，臂腕佩带环钏；天衣飘举，长裙覆足，披帛从肩上一直垂搭地面；袒胸露臂，面相丰满端丽，身体比例匀称健美。

窣堵波：高耸的覆钵式塔身上，正面有圆劵门，覆钵上有忍冬花纹装饰，叠澀的平头上有比例高大的塔刹。塔的整体比例于中亚佛塔相近。