北魏遷都洛陽前後，即已在西山（龍門山）古陽洞鑿龕設像。大規模的開窟造像始於賓陽洞。《魏書·釋老誌》記載，景明初，宣武帝下令仿照代京靈岩寺石窟（即大同雲岡石窟），於龍門為孝文帝和文昭皇太後營建石窟各一所。永平中又為宣武帝造石窟一所。這3所石窟即今之賓陽三洞。工程至正光四年（523）中輟。
古陽洞正壁為一佛、二菩薩，左右壁各有三層龕像。除少數唐代補刻小龕外，基本上是遷都後的北魏造像。其中紀年明確的以太和十九年（495）長樂王丘穆亮夫人尉遲造彌勒像銘為最早。賓陽三洞中，僅中洞完成，為北魏後期的代表性洞窟。正壁列一佛、二弟子、二菩薩，是典型的五尊像組合。左右壁各雕一佛、二菩薩。前壁有著名的帝後禮佛圖，已被盜劫國外。窟頂雕蓮花和伎樂天。窟門外側雕二力士，門道兩側雕伎樂天。蓮花洞亦建於北魏晚期，以一佛二弟子三尊像、高浮雕蓮花藻井和繁細多致的佛龕裝飾而馳名，且與古陽洞、賓陽中洞並稱龍門北魏三大窟。這個階段迄北魏末年，陸續開鑿的石窟還有火燒洞、石窟寺、藥方洞、魏字洞、唐字洞、趙客師洞、普泰洞等。
北魏後期的洞窟形製，主要是繼用雲岡石窟中曇曜五窟馬蹄形平麵、穹窿頂的草廬形式，如賓陽洞、古陽洞等。另一種是方形平麵、平頂略圓，後壁鑿壇，左右壁開大龕的形式，如普泰洞、魏字洞等。此外，唐字洞和石窟寺，窟門上方雕出屋脊、瓦壟等仿木構窟簷；賓陽洞和火燒洞，則在窟門上方鑿成火焰紋尖拱龕。這一時期的造像，多為麵容削瘦的“秀骨清像”。佛多著褒衣博帶式裝，衣褶層疊稠密，衣裙垂蔽方台座或束腰須彌座。菩薩所披的帔帛交叉下垂，大裙下擺兩角尖長。光背多舉身舟形。題材以三世佛為主，或釋迦一鋪像，其組合有一佛、二菩薩，一佛、二弟子、二菩薩、二力士，一佛、二弟子、四菩薩，一佛、四菩薩等。大型的世俗供養人行列，以賓陽中洞帝後禮佛圖最為典型。石窟寺和古陽洞北壁的禮佛圖保存完好。
除賓陽中洞外，其他諸窟壁麵都滿布分層分段的列龕。龕飾華麗，龕形有尖拱、楣拱、屋形龕等多種，上懸垂幕、華繩。龕像題材多為釋迦、交腳彌勒等。晚期還有釋迦多寶並坐，無量壽佛和藥師佛等。在魏字洞等窟中，觀音菩薩有二弟子、二菩薩作脅侍。火燒洞、石牛溪等窟出現了倚坐的佛裝彌勒，脅侍有二弟子、二菩薩。石牛溪有一交腳彌勒龕中，除脅侍二弟子、二菩薩外，還有二佛分居左右。古陽洞、賓陽洞的佛傳和本生故事，賓陽洞的維摩變，魏字洞和普泰洞的涅盤變等浮雕，亦各具特色。在雕刻手法上，已呈現由雲岡石窟的直平刀法向龍門石窟圓刀刀法過渡的趨向，藝術風格也從雲岡的渾厚粗獷轉向龍門的優雅端嚴的作風。東、西魏造像，大都是在北魏洞窟壁麵上補刻小龕。龕形無大變化，龕飾趨於簡化。北齊和隋代造像也多作龕像。北齊武平年間，無量壽佛始稱阿彌陀佛。造型變為矮胖壯健，隆胸、寬肩，有厚重感。衣褶簡潔，龕飾減少，雕法多用圓刀。這是一種自北魏造像向唐代造像過渡的表現。北朝造像所表現的上述中國化、世俗化的趨勢，是遷都於黃河流域漢文化中心地區以後，在雲岡造像的基礎上發展而成的。它具有更鮮明的民族特點和風格，並在形成中國式佛教藝術的進程中起了承前啟後的作用，對其他石窟也產生了影響。
唐代是龍門造像時間最長、規模最大、題材內容更為豐富的重要階段，可大體分作三期。
第一期包括唐太宗-唐高宗時期，為初唐造像形式的探索與確立期。這一時期雕鑿的大窟，主要是貞觀十五年（641）前後完成的賓陽南、北洞及其後開鑿的潛溪寺。形製仍作馬蹄形平麵、穹窿頂、蓮花藻井。造像布局為一佛、二弟子、二菩薩、二天王，立像為阿彌陀佛和彌勒佛。多為紀年造像龕。佛裝主要是雙領下垂大衣，其次是通肩衣。菩薩戴寶冠，袒上身或著內衣，斜披絡腋，中間結帶，帔帛橫過胸腹之間兩道。佛座以低圓覆蓮座和束腰八角座為主。造像身軀挺直，少曲線。
龕像題材基本與大窟造像相同，阿彌陀佛增加，釋迦佛減少；倚坐佛裝彌勒增多，已無交腳彌勒菩薩。觀世音菩薩的比例也增大。永徽六年（655）出現“優填王像”。