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。

甬道南壁上部浮塑出一排方格，每一格内绘有佛像一身。下绘炽盛光佛图一铺，画面东部和下部残毁。炽盛光佛图画面中央绘炽盛光佛一身，佛结跏趺坐，乘双轮车前行，右手食指顶一金轮，左手作禅定印。车前部残，车后插龙纹旌旗，九曜星神三面簇拥。九曜星神从东到西，第一身仅存上半身，形象模糊身份不明；第二身是妇女形象，着绿衣，手抱一物，状如套在袋里的琵琶，是金星；第三身在第二身左下侧，大部已毁，仅存部分头光与一只持圆形物的手，身份不明；第四身状如天王，头戴驴形冠，四臂，下面两手共执一戟，上面两手，一手执弓，一手执索，是火星；第五身在佛的车前，头戴不明兽形冠，手举一杖，疑是土星；第六身在车轮后侧，着绿袍，一手推车，下部残毁，仅存上半身，身份不明；第七身在车后右侧，状若妇女，头戴鸟形冠，双手托一圆形物，是月宿；第八身在车后左侧，着世俗人物服装，双手托一圆物，是太阳；第九身身体为绿色，半裸，四臂，分别执矛、绳索、剑和人头。是罗睺。佛与九曜星神上方绘有二十八宿，其形象基本一致，均作文官打扮，双手持笏，四身一组侍立于彩云之中，现存五组。九曜星神和二十八宿中间穿插绘黄道十二宫，每一宫作一圆圈，在圆内画出代表此宫的形象，现存九座，从东至西为金牛宫、室女宫、白羊宫、摩羯宫、天秤宫、双子宫、巨蟹宫、天蝎宫，双鱼宫。壁面西侧中下部，存一身女供养人像，其右侧有一方榜题，榜题用西夏文和汉文并列书写，汉文为：“扫洒尼姑播盃氏愿月明像”，榜题下方存数列回鹘--蒙文题记。

藻井中心画狮子莲花井心，团花、回纹、菱纹、卷草、帷幔铺于四披，四周围绕伎乐飞天十六身。四披画千佛，千佛中央说法图各一铺。

回鹘时期绘《涅槃变》一铺。

西壁盝顶帐形龛内清修八臂观音菩萨，结跏趺坐于假山上，手握弓、尺、箭、索等器物，头部残；龛顶中央画团花图案，四披画云头纹、回纹、卷草、联珠纹边饰；龛内西壁两侧画双勾墨竹，南、北壁画菩萨各二身（南壁一身曾遭美国人华尔纳盗劫损坏）；龛外南侧上、下画披帽菩萨各一身，龛外北侧上画披帽菩萨一身、下画执瓶菩萨一身，存“甘州史小玉笔”的题记。

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。

东壁壁画分上下段两部分，上段绘大型维摩诘经变一铺。画面以“品字形”排列，门上方绘佛国品，维摩诘与文殊菩萨分别位于门两侧。北侧画面以维摩诘为中心，维摩居方丈，方丈后方众菩萨前来听法，方丈下方是各国各族王子均来问疾。画面右中部是见阿 佛品中的情节。画面左下方是方便品中的情节。门南侧绘文殊问病，画面以文殊菩萨为中心，文殊坐宝台，中国帝王大臣、各族首领前来探望。东壁下段绘供养人画像。南侧起第一个着回鹘装的供养人是曹议金的夫人，榜题是“故母北方大回鹘国圣天的子敕授秦国天公主陇西李……”。第二个着回鹘装的是嫁给甘州回鹘可汗为夫人的曹元忠的姐姐，榜题为“甘州圣天可汗天公主一心供养”。第三位头戴凤冠的是嫁给于阗国王曹元忠的姐姐，榜题为“大朝大于阗国大政大明天册全封至孝皇帝天皇后一心供养”。第四位是曹议金夫人，曹元忠的生母，广平宋氏。榜题为“故慈母敕授广平郡君太夫人宋氏一心供养”。后面的几位均是曹元忠的姐姐辈的人物。这四位供养人的排列，体现了曹氏家族对甘州回鹘、于阗国采取了联姻、礼让、尊敬的礼仪态度。北侧南起第一至第七身供养人均为宋代重绘。第一至第三身为比丘尼，仅第三身榜题较完整，题为：“故姨安国寺法律尼临坛大德沙门性真供养”第四至第六身也相同题称“外甥甘州圣天可汗的子天公主”，可见这些比丘尼原来都是曹氏家族的成员。第七身供养人头戴凤冠，饰步摇，服饰华丽，榜题为“大朝大于阗国天册皇帝/第三女天公主李氏为新/授太传曹延禄姬供养。”北侧后面几身供养人像为曹元忠时代的原作。榜题分别为：“故伯母武威郡夫人阴氏一心供养”、“故母钜鹿郡君夫人索氏一心供养”等。这时提到的阴氏、索氏、慕容氏等都是敦煌一带的世家望族，反映了曹氏家族对外联姻，以巩固其统治地位。

分上下两部分。上部绘五铺大型经变。自西向东依次绘有楞伽经变、弥勒经变、阿弥陀经变、法华经变和报恩经变。经变的构图图式均沿袭前期经变画的固定图式，即封闭式、开放式和对称式三种基本形式经变下方前部分东起依次绘女性供养人17身，其中东起第四身供养人题名“施主敕授浔阳郡夫人翟氏一心供养”；后部绘9扇屏风画佛传故事，每扇屏风画表现多个情节。东起第一扇“云童子求师”等、第二扇“云童子受布施”等、第三扇“云童子以鹿皮衣布于地”等、第四扇“燃灯佛授记云童子”等、第五扇“刹帝利为王种”等、第六“仙人滴血出童男童女”等、第七“菩萨入胎”等、第八“摩耶欲回提婆诃城”等、第九“太子树下诞生”等。

窟顶绘巨大的华盖式藻井，中心为五莲团龙鹦鹉，井心四周为联珠纹、回纹、团花、双凤双麒麟纹饰，最外圈为缨络垂幔。

回鹘画药师佛说法图一铺