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。

南壁西起画金刚经变、观无量寿经变各一铺，下屏风画模糊。金刚经变以释迦牟尼佛结跏趺坐居中为主尊，诸菩萨、声闻、天王等围绕在身边。经变的上部绘出流云缭绕，悠远浩渺的山水。左上角绘有说法供养及为人解说金刚经；右上角绘有说法供养及轻贱是福；下部绘有拜塔，歌利王故事。观无量寿经变，中部画观无量寿佛及观音、大势至等诸菩萨坐于中央七宝台上，圣众围绕。台下七宝池水荡漾。前部舞乐，后部有殿堂、楼阁等建筑。虚空亿万菩萨乘云而来，各种天乐不鼓自鸣。

这是根据《佛说药师如来本愿经》画的巨型壁画，主题为七身药师佛。他们的身边有日光、月光菩萨、还有十二员药叉神将，保护众生免于苦难。在药师佛的前面，中华登楼‘西域灯轮并出，灯火辉煌，展现出规模巨大的舞乐场面。 二十把八人组成的乐队，有不同肤色民族乐工，演奏着中原、西域的乐器。中间的灯楼座下，题有墨书发愿文“贞观十六年岁次壬寅奉为大云/寺律师道弘法师口奉口/……”。这是敦煌初唐壁画中最早的纪年。 画面下部中间，画著名的胡旋舞。北壁东方药师变下部的乐舞场面,用中间的灯楼为界， 分为左右两组，各有一对舞者，东侧素裹白裙，西侧穿锦 衣石榴裙，均在小圆毯上急速旋舞，应该是典型的胡旋舞。两边除乐队外，还画有二菩萨正在燃点树形七层药师灯轮。 灯火辉煌，更增添了歌舞欢乐的气氛，烘托了东方药师净土。这是敦煌壁画中最美妙的乐舞图之一。

尸毗王的三后妃：尸毗王身边的第一人是王后，最不愿尸毗王舍身，她紧挽王腿，力阻其喂鹰；第二人是深受宠幸，并且也深爱着尸毗王的王妃，她对国王的舍身，虽最为悲痛，但囿于地位，既不能像王后那样力阻，又不敢失声痛哭，她不忍目睹这令人心碎的场面，只能回转头去低声饮泣；第三人似乎也是王妃，她尚年轻，入世不深，对突然发生的重大变故迷惑不解，不知所措。佛经中并没有提及后妃，应是画家所加。