西千佛洞洞窟群於北魏時開鑿，迄止於元代，現有洞窟16窟。在保存較好的9個石窟中，中央大多有中心座，座四周鑿龕，內塑佛像，四壁多繪賢劫千佛、佛跌坐說法圖、佛涅槃像。
中心座和四壁的佛像下，繪金剛、力士像。北魏壹石窟內南壁西段繪“睞子經”故事，東段繪“勞度叉鬥聖變”故事，為莫高窟北魏洞窟所沒有的佛本生故事，可填補其空白，有獨特價值。其余窟龕的四壁和藻井則很少繪佛本生故事。
西千佛洞有彩塑34身，壁畫約800余平方米。洞窟形制與莫高窟同期洞窟基本相同，大致可分為中心塔柱窟、覆鬥頂形窟、平頂方形窟以及敞口長方形大龕4種類型。
隋代第9窟窟型類似於遊牧民族的圓帳，是敦煌窟型中唯壹的。北魏晚期第5窟中心柱正面龕內的佛像很具特色，其純熟練達的塑作技巧和優美的造形，雋秀和莊嚴肅穆的神態，是典型的秀骨清像，為北魏時期的佳作。
西千佛洞的壁畫內容及風格基本上也與莫高窟同期壁畫趨於壹致，如第10窟南壁窟門兩側的“勞度叉鬥聖變”和“啖子本生”故事畫，均以白粉作底，墨線勾勒，赭石和青綠淡染，無論是構圖設色或是人物形象，均具有濃郁的中原氣息。第15窟的觀無量壽經變、東方藥師變、降魔變、觀音經變等壁畫，其精美程度與莫高窟中唐時期最主要的代表作品不相上下。