窟址在新疆维吾尔自治区库车县西南约30公里处。北区已编号洞窟80个；南区编号洞窟32个。早期（约5—7世纪）壁画，主室券顶中脊多为日天、月天、金翅鸟、立佛等组成的天相图。券顶侧室是以菱形山峦为背景的佛本生故事画或因缘故事画。主室侧壁多画方形构图的因缘佛传，后室画以涅槃为中心的佛传内容。方形窟的穹窿顶分隔成条幅状，画立佛或菩萨。侧壁多画佛传故事。具有显著的龟兹特色。中期（约8—9世纪）壁画除延续早期壁画外，还出现了和中原唐代石窟相似的洞窟，在中心柱窟主室两侧壁为通壁一铺的大幅经变画。内容有药师变、净土变等，与敦煌石窟唐代壁画的技法、风格相似，榜题用汉文书写。窟顶多画莲花、团花、茶花、云朵等中原形式的图案。中心柱窟甬道、后室侧壁有立佛、立菩萨像。也有汉文榜题。汉族供养人像头戴幞头，着盘领窄袖长袍。还出现了当时中原流行的千手千眼观音等密宗形象。晚期（约10—11世纪）洞窟如北区75窟，正壁画一持钵高僧坐像，下有汉文墨书经文一方。两侧及其下部有天道、人道、阿道、饿鬼道、畜生道、地狱道等六道画面，有汉文榜题。左右侧壁下方为供养人行列，其中一列着回鹘服装，并用汉文书写回鹘人题名。北区79窟，正壁画回鹘僧人和世俗信徒供养像，窟门右侧前壁画一列回鹘服装的男女供养人像，用汉文、回鹘文和龟兹文三种文字书写题名，这是前所未见的。