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。

建于北魏晚-西魏初。单室，平面方形。窟顶正中藻井绘垂莲、火焰、忍冬、莲花纹。四披“图画天地，品类群生”。上部为佛教与道教同处的神佛世界。西披中间为阿修罗王，赤身，四目四臂，头顶青天，足立大海，手擎日月，双龙卫护，身后为须弥山和“忉利天宫”。须弥山两侧画雷公、礔电、风神、雨师、朱雀、羽人、乌获及迦楼罗、飞天等，颇有雷电交作、风雨并至之势。东披上部中间画二力士承托摩尼宝珠，左右飞天护持，朱雀和孔雀相对飞翔。北披上部正中的东王公已残，还可见其乘坐的四龙车。南披的西王母头梳高髻，大袖长袍，乘坐三凤车，车上有华盖，车后旌旗飘动。西壁开一圆券形大龛，窟顶覆斗形，殿堂窟。彩塑现存一佛二菩萨，头均重修。主尊为善跏坐佛像，内着斜领僧祗支、交领大袖襦服，外罩对襟红色袈裟，胸前系小结，左手后代重修。两菩萨侍立南北两壁西端，颈饰项圈，上身斜披络腋，下着长裙，足踏莲花。四壁壁画分段布局，上段绕窟一周画天宫伎乐。西壁中段龛内外画飞天、供养菩萨、婆薮仙、鹿头梵志；两侧壁中央相对绘说法图和供养人行列，周围画千佛；下段绘金刚力士。此窟前壁全部坍塌，窟顶东披和北披局部残毁，其他基本完好。

东壁门上绘三佛说法图一铺。门北绘无量寿佛一铺，佛陀身著通肩红色袈裟，坐金刚宝座，头光现化佛，背光内飞天飞舞。头顶悬华盖，华盖下有愿文榜题，说法图下绘男供养人十三身，女十四身。门南绘无量寿佛一铺，下有榜题：“无量寿佛”有四协侍菩萨，有的捧莲花，有的手持忍冬供养佛。从现存能辨认的题名看，佛右侧为“无尽意菩萨”“观音菩萨”，左侧为“文殊师利菩萨”和“大势至菩萨”。上部佛弟子，右侧为“阿难像 ”和“舍利弗之像”，左侧为“摩诃迦叶之像”和“目连之像；有的持经卷，有的捧莲花，有的双手合十虔诚供养。说法图下画男供养人十四身，女十三身。东壁底层露出西魏绘药叉。

窟顶藻井是中央通过藤蔓、忍冬形成一朵四瓣莲花，外沿分别绘有鳞片纹、联珠纹。最外层是垂角纹和幔帷。幔帷外沿画有十六身飞天环绕藻井飞行。藻井色彩以天蓝色和土红色为主。窟顶四披均绘千佛。

甬道北壁上部浮塑出一排方格，每一格内绘有佛像一身，画面东侧和下部残毁。上部绘二十八宿，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。下部绘九曜星神，九曜星神仅存四身，从东到西，第一身仅存胸部，身份不明；第二身为文官打扮，头冠有羽，手持花果，疑为木星；第三身文官相，手持笏板，从手臂处涌出一朵绿色云彩，蛇形上升到其头部东侧，云上绘一红色圆形物，疑为太阳；第4身为妇女形象，怀抱琵琶，是金星。画面西侧下部有两排僧人供养像，上下各5人。供养人画像题记全是用汉文和西夏文对译并书，均是“助缘僧”供养像。在九曜星神和助缘僧之间，绘有一身着红色披肩袍服的人物形象，仅存上半身，身份不明，头部西侧有榜题一方，模糊不可识读，身后有一比丘手持伞盖。在二十八宿和九曜星神及助缘僧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：白羊宫、天蝎宫、天秤宫、室女宫、摩羯宫、人马宫、金牛宫、宝瓶宫、狮子宫。

南壁画观无量寿经变一铺，画面上层天空中有十方佛赴会，一佛二菩萨的组合，琵琶、箜篌、排箫、古琴、腰鼓、阮咸等各种乐器乘着飘带飞行。 画面正中上方有三座大殿，前后二殿为单层，中殿为两层，单檐庑殿顶，两侧各置单层配殿，配殿左右又各置二层楼阁，单檐歇山式顶，以廊庑与中部后殿相接，廊庑转角处，于庑顶置角楼，两角楼外側又各画一座圆形塔楼。 殿堂与角楼的檐下椽飞斗栱采用仰视角度，人物用正投影。 三殿前有大平台，画无量佛、二胁侍及诸菩萨，胁侍菩萨上方各有一身飞天。 三殿前面有三座小平台，中间平台为由十六身乐伎组成的乐队，以八人为一组，分列两侧，中间二乐伎对舞，两侧平台各有一佛携众菩萨的听法场面。 壁面东西两侧绘制了未生怨和十六观的故事。 西侧未生怨自下而上，故事各情节均以建筑物，如屋顶、墙垣以及树木为间隔，在完整统一的场景描绘中展开时间前后不同的故事情节，连续性很强。 东侧十六观自上而下，在十六观中的日想观图中，远处晚霞与落日，已变成黑色的溪流从远处的山边蜿蜒穿过绿地，直奔近处的草地，夫人戴红色大凉帽，席地而坐，面西合十，谛观落日。东侧竖条幅画十六观，下数第三题榜墨书：“第十一观佛身丈六观”。 南壁西起画观世音菩萨一身，男女供养人共二身；下宋画男供养人九身（模糊）。

前部人字披下阙形龛内塑交脚菩萨一身。上画天宫伎乐九身，脊坊、椽坊两端下均有木质斗拱。 龛外两侧画千佛，龛下画降魔变一铺。表现释迦即将成道前，天魔波旬率领三个女儿及魔军至佛所，诱以女色，又以武力进行威胁，企图破坏释迦成佛的决心，释迦以法力战胜魔王最终成佛的故事。此图是敦煌石窟中最早的一幅降魔变。画面中央，释迦结跏趺坐于菩提树下的宝座上，内着僧祗支，外着袒右肩红色袈裟，左手持袈裟一角抚于胸前，右手置右膝，作“触地印”。释迦两侧是魔王波旬的军队，魔怪们手持武器正在围攻释迦。右侧下部，表现魔王三个女儿诱惑释迦的情节。三个魔女着龟兹装，戴宝冠，披大巾，腰束长裙。释迦以神通力，顷刻间将她们变成丑陋的老妪，即左侧所绘。 紧邻降魔变的西侧，绘本生故事画萨埵舍身饲虎本生。故事讲：国王大车的三个儿子，一日入山狩猎，见一母虎领数幼虎，饥饿逼迫，将食其子。三太子摩柯萨埵愿舍身救济，以干竹刺颈出血，投身崖下，以身饲虎。二兄以萨埵饲虎事还告父母，国王及夫人赶至山谷，抱尸痛哭，收拾遗骸起塔供养。画面采用“异时同图”的布局形式，在一个画面内表现出多个故事情节，各情节间用山林图案作为分隔点。图中上段中部为三个太子遇见饿虎，上段西部画萨埵刺颈和投崖，下段西部为饲虎，下段东部画二兄见尸骸并还告父母，上段东部画父母抱尸痛苦和起塔供养。 后部上画天宫伎乐十七身，下方四个圆券形龛内东起分别塑说法佛、禅定佛、说法佛、禅定佛各一身，原塑胁侍菩萨各二身，现仅第二、三龛内各存一身。龛壁画莲花、化生童子依次分别为四身、六身、六身、八身。龛楣画忍冬。各龛之间以忍冬龛梁相联，龛壁画化生童子，西端龛外画一飞天、二供养菩萨。萨埵饲虎本生故事画西侧绘制千佛，千佛中央画说法图一铺。下画边饰一条，边饰下方画药叉二十五身。

菱形边饰：白色、土红色、绿色三色搭配绘制菱形纹，中间套叠小花，图案简洁明朗。

欢乐嬉戏中的三童子，两人著红色交领半臂，绿色短裤，是汉族传统服装；一人著背带条纹波斯小口裤，融汇了中外服饰特色。

云气纹：云气纹呈连续波浪形，以一条横向的斜“S”形线为幹线，在每个弯弧连接处画一云形小花。白色圆点示意星辰。塗红色地，绘白纹，简练鲜明。