此窟位于莫高窟南区中部。创建于初唐（中唐、晚唐、五代、宋、清重修）。主室为覆斗形顶，西壁开一龛，是唐代的代表窟之一。宋或西夏时，此窟壁画全被覆盖，绘以满壁千佛。1944年，敦煌艺术研究所剥去四壁之上层壁画，初唐艺术杰作赫然重晖。主室西壁一龛，内塑一佛二弟子二菩萨（清重修），龛沿下画初唐供养人虽已模糊。龛外两侧画文殊、普贤变各一铺。南壁为通壁大画：南为无量寿经变，北壁为药师经变。药师变中之两幅“对舞”（不少学者目之为“胡旋舞”）。东壁门上画说法图一铺，男女供养人各一身，贞观十六年（642）题记一方；门两侧画维摩诘经变。1975年，敦煌文物研究所对此窟重层甬道进行了整体搬迁，底层壁画完好如初，计有:五代后唐同光三年（925）画新样文殊变一铺，翟奉达等供养人画像七身，题记一方（以上北壁）；中唐画小龛一，晚唐画一佛、一比丘、七供养人，五代翟奉达书“检家谱”题记一方（以上南壁）。此窟壁画，每幅皆为上乘之作，其中之维摩诘像乃人物画之精品；前来问疾于维摩之帝王、大臣，可与阎立本“帝王图”媲美。药师变中之两幅“对舞”（不少学者目之为“胡旋舞”）及其乐队，是研究乐舞的宝贵资料。

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。

三佛说法图：三佛并坐莲花须弥座，从榜题中可知主尊是弥勒佛，弥勒佛善跏趺坐，胁侍菩萨正面侍立，另外两身菩萨侧身向内。此图是从西夏壁画下剥出，朱红石绿极为鲜艳，是研究唐代壁画色彩原貌最好的资料。以未来佛弥勒为主尊的三佛说法图，构成较特殊。

唐代壁画中的舞蹈形象，舞姿生动俊美，特别是手，臂等细部的刻画细腻逼真。这幅轻拈莲花的手姿特写，极富舞蹈的动感和美感，对于研究中国古典舞手姿变化具有重要的参考价值。

二层楼：此弥勒经变中的建築全部以楼的形式出现，共画有四座二层楼。据研究，古代“多层房屋最下层是平坐的，称为阁；最下层是殿屋的，称为楼”。初唐经变中楼、阁形象分明，毫不混淆。

中西天文学：九曜星神。其间可辨手抱琵琶的太白星，手持花果的东方岁星，以及执笏板的九曜形象，是研究古代天文学的珍贵资料。

齐鼓形状若腰鼓型，一头略大，横紧于腰间，鼓面有一突出圆形物，既所谓之脐。此鼓之脐为何物，在音箱上有何作用，尚待研究。脐鼓主要出现于敦煌早期壁画的天宫伎乐和飞天伎乐。