石窟雕刻始于宣武帝（元恪）景明年间（公元500-503年），以后的东魏、西魏、北齐、唐、宋、金、明，直至清代雍正年间，都进行过重修。佛像的雕造，以北魏为主，续刻以北齐和唐代较多。 石窟寺有石窟五处，千佛龛一个，小佛龛二百五十五座，摩崖大佛三尊，大小石窟共七千七百四十三个，碑刻题记二百余品。
第一石窟为正方形，高、阔各6米。正中有一根方柱，四面雕有佛龛。龛内各雕有一佛、二弟子、二菩萨。佛座下面两侧有一对石狮子，蹲伏披毛，形象逼真。佛像的背光刻有火焰纹，两侧有对称的飞天、化生和莲花。弹琵琶、横吹笛的伎乐飞天，生动活泼，栩栩如生，构成以佛为主的对称、协调的成组石雕。方柱的基座每面都雕有力士，力士下面雕有姿态各异的神王。方柱上端每面都有由化生、莲花和垂鳞纹、彩铃、飘带组成的垂幔，刻工精细。美丽而庄重。门内两侧有三层绝美的浮雕--礼佛图。左侧三幅是皇帝礼佛图，右侧三幅是皇后礼佛图。帝、后身后跟着文武大臣和成群的嫔妃，帝后皆有侍女搀扶，前有僧人导引。礼佛图构图协调，刀法熟练，造型逼真，充分表现了工匠巧夺天工的艺术技巧。
第二窟为一尚未完工的窟穴。东壁有三个佛龛，是北魏初期的作品。龛内雕一佛、二弟子、二菩萨、二力士，座下刻二狮子。中心方柱南面从上到下开凿三个佛龛，最下面的一个较大的为唐代龙朔三年（公元663年）所造。龛内雕一佛、二弟子、二菩萨，分立于莲花或莲蓬之上。龙楣刻有七个佛像，其两侧刻有飞天。龛外两侧刻雕有比龛门还高的两个菩萨。 第三窟、第四窟从形制布局到艺术风格与第一窟大体相同，仅比第一窟略小一点；也有帝、后礼佛的浮雕，刻工之精，如出一手。
第五窟突兀在壁面之外，窟高3米，四壁边长2米，是一平面正方形的小窟。石窟门外上方和两侧有许多从北魏到唐代的小型佛龛。在窟门左侧雕有一座佛塔，九级，下三级为楼阁建筑形式，每一级都有佛像，为世所罕见，对研究北朝的建筑史有重要价值。窟内设有中心方柱；窟顶为方形藻井；藻井中心是一个特大的莲花，周围环绕六个凌空高翔的飞天，四角有图案化的化生佛并间有忍冬。整个藻井是以莲花为主题，构图匀称，美观大方。
千佛龛石壁较低，内有一个较大的佛龛，为唐代乾封年间（公元666-667年）所造。龛高1.5米，宽2.12米，龛额为拱形。后殿平直、规整，有一坐佛。殿壁刻有排列整齐的小佛龛，有小佛九百九十九尊，加上中间的大佛，恰巧是一千尊，故曰“千佛龛”。龛外两侧有许多摩崖造像，刀法多变，形象生动。 石窟寺是把外来的佛教艺术同中原汉族艺术相结合，达到了炉火纯青的地步，表现了由北朝向唐朝过渡的艺术风格。整个石窟小巧玲珑，造像维妙维肖，在中国佛教艺术灿烂的花苑中，堪称为一束绚丽的花朵。
