隋至西夏的尊像畫、藥師經變中的佛、菩薩、弟子手中及供桌上繪畫了玻璃器皿，有碗、杯、缽、瓶、盤等器型，它們呈透明、淺藍、淺綠、淺棕色，器型、顏色與紋飾表現出西亞薩珊風格或羅馬風格，說明了這些玻璃器皿是從西亞進口的。壁畫不僅反映了古代玻璃工藝的特點，還反映了中西的玻璃貿易。
莫高窟現存有壁畫和雕塑的492個石窟，大體可分為五個時期：北朝、隋唐、五代和宋、西夏和元。
北朝時期
開鑿於北朝時期的洞窟共有36個，其中年代最早的第268窟、第272窟、第275窟可能建於北涼時期。窟形主要是禪窟、中心塔柱窟和殿堂窟，彩塑有圓塑和影塑兩種，壁畫內容有佛像、佛經故事、神怪、供養人等。這一時期的影塑以飛天、供養菩薩和千佛為主，圓塑最初多為一佛二菩薩組合，後來又加上了二弟子。塑像人物體態健碩，神情端莊寧靜，風格樸實厚重。壁畫前期多以土紅色為底色，再以青綠褚白等顏色敷彩，色調熱烈濃重，線條純樸渾厚，人物形象挺拔，有西域佛教的特色。西魏以後，底色多為白色，色調趨於雅致，風格灑脫，具有中原的風貌。典型洞窟有第249窟、第259窟、第285窟、第428窟等。如第243石窟北魏時代的釋迦牟尼塑像，巍然端坐，身上斜披印度袈裟，頭頂紮扁圓形發髻，保留著犍陀羅樣式。
隋唐時期
隋唐是莫高窟發展的全盛時期，現存洞窟有300多個。禪窟和中心塔柱窟在這一時期逐漸消失，而同時大量出現的是殿堂窟、佛壇窟、四壁三龕窟、大像窟等形式，其中殿堂窟的數量最多。
塑像都為圓塑，造型濃麗豐滿，風格更加中原化，並出現了前代所沒有的高大塑像。群像組合多為七尊或者九尊，隋代主要是一佛、二弟子、二菩薩或四菩薩，唐代主要是一佛、二弟子、二菩薩和二天王，有的還再加上二力士。這一時期的莫高窟壁畫題材豐富、場麵宏偉、色彩瑰麗，美術技巧達到空前的水平。如中唐時期製作的第79窟脅侍菩薩像中的樣式。上身裸露，作半跪坐式。頭上合攏的兩片螺圓發髻，是唐代平民的發式。臉龐、肢體的肌肉圓潤，施以粉彩，膚色白淨，表情隨和溫存。雖然眉宇間仍點了一顆印度式紅痣，卻更像生活中的真人。還有在第159窟中，也是脅侍菩薩。一位上身赤裸，斜結瓔珞，右手抬起，左手下垂，頭微向右傾，上身有些左傾，胯部又向右突，動作協調，既保持平衡，又顯露出女性化的優美身段。另外一位菩薩全身著衣，內外幾層表現清楚，把身體結構顯露得清晰可辨。衣褶線條流利，色彩豔麗絢爛，配置協調，身材修長，比例恰當，使人覺得這是兩尊有生命力的“活像”。
莫高窟五代和宋時期
五代和宋時期的洞窟現存有100多個，多為改建、重繪的前朝窟室，形製主要是佛壇窟和殿堂窟。從晚唐到五代，統治敦煌的張氏和曹氏家族均崇信佛教，為莫高窟出資甚多，因此供養人畫像在這個階段大量出現並且內容也很豐富。塑像和壁畫都沿襲了晚唐的風格，但愈到後期，其形式就愈顯公式化，美術技法水平也有所降低。這一時期的典型洞窟有第61窟和第98窟等，其中第61窟的地圖《五台山圖》是莫高窟最大的壁畫，高5米，長13.5米，繪出了山西五台山周邊的山川形勝、城池寺院、亭台樓閣等，堪稱恢宏壯觀。
西夏和元代
莫高窟現存西夏和元代的洞窟有85個。西夏修窟77個，多為改造和修繕的前朝洞窟，洞窟形製和壁畫雕塑基本都沿襲了前朝的風格。
一些西夏中期的洞窟出現回鶻王的形象，可能與回鶻人有關。而到了西夏晚期，壁畫中又出現了西藏密宗的內容。元代洞窟隻有8個，全部是新開鑿的，出現了方形窟中設圓形佛壇的形製，壁畫和雕塑基本上都和西藏密宗有關。典型洞窟有第3窟、第61窟和第465窟等。
九層樓
洞窟編號第96號，初唐（618—705）。此窟開鑿於初唐，窟內的大佛高35.5米，兩膝間寬度為12米，是莫高窟的第一大佛。
根據敦煌遺書《莫高窟記》記載，這尊大佛為唐代武周證聖元年（695年）由禪師靈隱和居士陰祖所建。是佛國三世中的“未來佛”彌勒佛，即釋迦牟尼的“接班人”。大佛的製作方法為石胎泥塑，即在崖壁的石沙岩體上鑿出佛像的大體形狀，再用草泥壘塑、用麻泥細塑，最後著色而成。這尊大佛因多次重修，已非唐塑原貌，但仍不失雄偉壯觀的氣勢。
窟前的建築為九層樓，因其共有九層而得名，原為四層，晚唐（874～879）年間建成五層，宋初（966年）重修，九層樓是1935年建造，它攢尖高聳，簷牙錯落，鐵馬叮咚，已成為莫高窟的標誌之一。
三層樓 洞窟編號第16—17號，16窟建於唐大中五年至鹹通（851～867）間。窟前倚崖統建三層木構窟簷，故俗稱“三層樓”，為清光緒三十二年（1906年）王道士主持修建，王道士於16窟甬道北側發現藏經洞，後編號為第17窟。因此三層樓也是為數不多的窟中窟。
其中，第十七窟（晚唐，848—906）又名藏經洞，位於第16窟甬道北壁，建於晚唐。原為晚唐河西釋門都僧統洪ｂｉａｎ（去聲，上“鞏”下“言”）的影窟。十一世紀初葉，由於戰亂等原因，將大量佛經、佛畫、法器以及其它宗教、社會文書等五萬多件秘藏於此，砌牆封門，表層飾以壁畫，隨著時間的流失，封門之事漸漸被人遺忘……
1900年（清光緒二十六年五月二十六日），這一秘室被道士王圓%在清理積沙時，偶然發現。但令人痛心的是，自1905年至1915年期間，先後有英國人斯坦因、法國人伯希和及日本人桔瑞超、吉川小一郎、俄國人鄂登堡等紛至遝來，他們用低廉的價格從王道士手中騙購古文獻資料近四萬件。
敦煌遺書，包羅萬象，內容涉及到了四世紀到十一世紀中國古代的政治、經濟、軍事、文學、史地、醫藥、科技、民族、宗教、藝術等各領域。
藏經洞
1900年，在莫高窟居住的道士王圓為了將已被遺棄許久的部分洞窟改建為道觀，而進行大規模的清掃。當他在為第16窟（現編號）清除淤沙時，偶然發現了北側甬道壁上的一個小門，打開後，出現一個長寬各2.6米、高3米的方形窟室（現編號為第17窟），內有從4世紀到11世紀（即十六國到北宋）的曆代文書和紙畫、絹畫、刺繡等文物5萬多件，這就是著名的“藏經洞”。
藏經洞的內壁繪菩提樹、比丘尼等圖像，中有一座禪床式低壇，上塑一位高僧洪辨的坐相，另有一通石碑，似未完工。從洞中出土的文書來看，最晚的寫於北宋年間，且不見西夏文字，因此可推斷藏經洞是公元11世紀時，莫高窟的僧人們為躲避西夏軍隊，在準備逃難時所封閉的。
莫高窟藏經洞是中國考古史上的一次非常重大的發現，其出土文書多為寫本，少量為刻本，漢文書寫的約占六分之五，其它則為古代藏文、梵文、齊盧文、粟特文、和闐文、回鶻文、龜茲文、希伯來文等。文書內容主要是佛經，此外還有道經、儒家經典、小說、詩賦、史籍、地籍、帳冊、曆本、契據、信劄、狀牒等，其中不少是孤本和絕本。這些對研究中國和中亞地區的曆史，都具有重要的史料和科學價值，並由此形成了一門以研究藏經洞文書和敦煌石窟藝術為主的學科———敦煌學。
藏經洞陳列館
利用原莫高窟下寺改建而成，陳列著跟藏經洞有關的文物，包括流失到國外的敦煌遺書和繪畫的複製品，以及藏經洞的發現和被劫掠的曆史回顧，並且有敦煌學的發展現狀介紹。
莫高窟的畫師
創造了莫高窟壁畫的古代畫師，大致分為三類：一種是僧官，有一定的社會地位，但為數不多。再就是畫僧，他們是僧侶也會作畫，人數較前者略多。最後便是純粹的畫工了，他們遊走四方居無定所，在洞窟裏作畫，便在洞窟裏起居，一旦完工，就再也看不到他們的身影了。可想而知這個巨大的繪製工程，一定是令許許多多的畫工，耗盡了畢生的精力，他們走進了這狀如蜂巢的石洞，恐怕就再也沒有走出莫高窟了，正是這樣一批優秀而又偉大的無名者，為後世留下了，人類輝煌的絲路文明的影像。
莫高窟在元代以後已很鮮為人知，幾百年裏基本保存了原貌。但自藏經洞被發現後，隨即吸引來許多西方的考古學家和探險者，他們以極低廉的價格從王圓處獲得了大量珍貴典籍和壁畫，運出中國或散落民間，嚴重破壞了莫高窟和敦煌藝術的完整性。