此窟为覆斗形顶，平面呈方形。南西北三各开一龛，西壁为圆券龛，龛口略方，作内外两层，龛内塑一佛两弟子四菩萨。内层龛口塑缠枝莲花龛柱，彩帛龙首龛梁，画忍冬莲花化生龛楣，联珠纹边饰，外层龛口顶部画龛楣周沿火焰纹，火焰纹楣尖达窟顶西披。南北两壁开方形浅龛，内各塑趺坐佛和胁侍菩萨。此窟的塑像，体形结实，形象端庄，比例匀称，面部造形轮廓分明。楣棱、鼻棱、颐棱转折清晰，整体感强，衣饰塑造手法简练，青绿装饰与壁画土黄基调成对比，装饰效果显著，裙上所饰联珠纹构成的圆环形中又有狩猎纹图案，这种狩猎联珠纹图案具有波斯艺术风格。它的出现，与隋王朝经营河西，打通丝绸之路，中西文化交流的进一步发展有着密切关系。西壁龛外南侧手持柳枝的观音菩萨，是室内塑像中的佳作。

此窟的南、东、北三壁，大面积的绘制千佛，在东壁门上，利用门上的矩形空间绘制说法图，佛居中结跏趺坐于金刚宝座之上，左为观音，右为大势至，十大弟子分列于后，上方华盖悬空，菩提树青翠繁茂，两身飞天持鲜花赶来礼佛，构图平稳均衡，着色浑厚朴实。

此窟窟顶的中心，是仿古架木为井的斗四藻井，莲花的中心，花饰三兔纹样。方井边饰为联环忍冬纹，四边垂幔铺于四披。垂幔画成鳞片形和垂角形多层重叠的形式。色彩以黑、褐、赭红为主色，显得沉着、厚重、古朴。

在窟顶的四披绘有巨幅的经变画《法华经变》，这是根据《法华经》绘制的，西披和北披画《序品》，东披画《观音普门品》，南披画《譬喻品》。整个窟顶四披的经变画，以树石花卉、塔庙寺院、流泉莲池、行云飞花等景物，作为各种场面的分界，构图自由，考虑周到，人物聚散，疏密适当。这样宏大内容丰富的画面，为唐代大幅经变画的发展开了先河，具有很高的艺术价值。