位于石窟群的东端，外壁东西两侧为三面开龛造像的一层方形佛塔，上置明窗，下开窟门，窟前似为共一前庭。窟内长方形平面，平顶，中心塔柱直抵窟顶，四壁开龛造像。这种形制的洞窟被称为“塔庙窟”或“中心塔柱窟”。

第2窟东西宽7.55米，南北进深10.8米，上下高6.2米。

北壁主像为释迦佛，这是云冈中期出现的新的造像组合。壁面上层雕刻了千佛行列，庄严肃穆与生动活泼的形象融合，体现了佛国世界的清净和美好。东西两壁中层以浮雕五层塔间隔并列四龛，内置交脚菩萨或坐佛。下层雕刻了歌颂释迦牟尼生前与生后的佛本生和佛本行故事。此窟的中心塔柱为三层瓦顶出檐，各层四面开龛造像，塔顶部以二龙相交缠绕之须弥山与窟顶相连。

此外，第2窟北壁西侧地面自古就有泉水流出，此即“云中八景”之一的“石窟寒泉”。据载此水“清冽可饮，饮之愈疾”，是大同地区难得的清洁饮用水。现今，将此水引出洞窟，以岩石雕回旋图案“流杯渠”为泉水出口，增加了艺术效果，成为云冈石窟的景观之一。

外壁上部，有监察御史朱廷翰丁亥年“游人题记”（170余字）。