北魏时期，洞窟出现新的形制。主要格局是主室虚分为前后两部份，前部窟顶为人字坡形，下为殿堂式空间；后部窟顶为平棋顶，顶下空间，中部设中心塔柱，由地面上抵窟顶；中心塔柱四面开门，门内塑佛及侍从像（插图18 莫高窟第254窟中心塔柱窟）。整窟四壁绘千佛或贴壁影塑千佛，有的还在南北两壁上部开凿小龛，内塑佛像（插图19 莫高窟第259窟北壁上部阙形龛）。
壁画以本生故事为主要题材。僧侣信徒既可在中心柱正面跪拜供奉，又可围绕中心柱巡礼瞻拜。这一窟室形制从北魏到北周流行了一百三十多年。
北周、隋、唐以来，主室前部的人字坡顶和后部的平棋顶以及中心塔柱很快被淘汰，代之以覆斗顶的方形窟室。正面（西壁）开龛，龛内塑造以主尊（佛像）为中心的群塑；四壁绘经变画、故事画，富丽堂皇（插图20 莫高窟第61窟覆斗形窟顶）。
五代洞窟的典型形制，是在覆斗顶的窟室中央偏后设佛坛，佛坛后部修背屏，背屏前塑造以主尊为中心的群塑。使礼佛的信徒与神灵塑像的距离大为缩短，进一步加强了人神亲近感（插图21 莫高窟第98窟中心佛坛（五代））。有些洞窟在窟门外侧的上部加修了兼有装饰性和保护性的木构窟檐（插图22 莫高窟第427窟北宋木构窟檐）。
研究者认为，北魏、西魏的中心柱窟是印度支提窟（礼拜堂）的借鉴和改造；北周、隋、唐时代的覆斗顶方形窟可能是借鉴了印度毗诃罗式窟（僧人居室）并融合了中国殿堂式的实用性而化生的新形式；木构窟檐的出现，则是把单纯的崖面凿洞同木构建筑结合起来，使过去窟外为崖壁，而窟内显示殿堂布局的内向性建筑体制，进一步发展为洞外附加木构檐廊，使外部亦呈现殿堂气局。这样，外观与内景得到了统一。这是古代建筑对依山凿洞所进行的因地制宜的美化补救。这样一来却引起石窟建筑固有体制的一次突破，把莫高窟建筑推进到一个前所未有的阶段，后来也再没有突破它而创造出新的形制。这样看来，木构窟檐的出现，在莫高窟建筑艺术史上意义十分重大。
石窟形制上的演变，反映着莫高窟建筑史上借鉴融合与改造、创新的发展过程。它既是石窟建筑史上演进轨迹的实例，又是洞窟考古断代排年的重要依据。
莫高窟雕塑
雕塑有广狭二义。广义是泛指在窟室中、中心塔柱或窟壁、窟顶和以及洞窟内外塑造的佛、弟子、菩萨、天王、力士、飞天、千佛、鬼怪、狮象、龙虎、藻井等类的圆塑、浮塑和影塑形体。其中，佛、菩萨和佛弟子等是佛徒供奉礼拜的对像；狭义则仅指指佛、菩萨及弟子的塑像。我们这里所说的雕塑，取其广义而言之。
窟内雕塑的一般结构是以佛为中心的群塑组合。早期则为单身佛像，稍后，发展为群像，一组少则三身，多则5、7、11身不等（插图23 莫高窟第322窟主室西壁佛龛内群塑（盛唐作品）），特多者如唐代大历末期的148窟，主尊为佛涅槃塑像（俗称卧佛），西壁塑造佛弟子，菩萨、天人、各国王子及佛姨母等举哀像七十二身。这一组群塑以释伽涅槃像为中心，共塑造了七十三身人物，是莫高窟最庞大的群塑组合。
莫高窟一千多年间总共塑造了多少塑体难以估计，在千余年间自然损毁和人为破坏百劫之余，经过清点，还幸存圆雕2415身，其中基本完好的原作1400余身，残缺不全的1000余身；另有影塑千佛、飞天等1000余身；此外，还有多种动物、花卉、图案、门楣装饰等众多塑体。
这些塑体，若就形体的大小而论，最大的为第96窟唐证圣元年（公元695年）修造的弥勒倚坐像，高达33米，仅一只佛脚就有小轿车大小；小的如影塑千佛，不过如人的手掌大小；最小的“善业泥”（模制小泥佛、小泥塔）仅有鸡蛋大小，还有一些与实体等高的作品。从塑制材料加以分类，主要是泥塑，泥塑之外，还有石雕、陶塑。从雕塑手法上分类，有圆雕、浮雕、贴壁大泥塑及模具制作的塑体四种。其制作的时代，上起北凉下迄清代，递系一千多年。塑体形象可分人体形象和物体形象两大类。人体形象包括佛、菩萨、弟子、力士、飞天、仙道、鬼怪、僧尼、俗人、（王子、臣服、百姓）等；物体形象有龙、蛇、狮、象、虎、豹、禽鸟、山石、树林、花草、建筑体等。
从塑造技法的运用来说，大致具有以下特点：
第一、灵活运用圆塑、浮塑、贴壁泥塑、影塑以及阴刻手法，得心应手，各随其宜，不死板拘泥。
第二、塑绘结合，互相补充，互相烘托。总体来看，一般是塑其形体，绘其色光、背景和环境；局部来看常常是塑制大块轮廓，不作细致刻画，然后用彩绘来表现凹凸、明暗、色彩和纹饰。尤为出奇的是，如第438窟西壁佛左右侧胁侍菩萨（北周作品），其肩背上的披巾，仅塑出由肩至肘附身部分前突上扬的一段，以下后曳曼引的余部则用彩绘衔联绘于壁面。用这种手法，既摹拟了披巾上段前突上扬随风飘举之形，又神拟了披巾下段后曳曼引的卷舒之势，在塑绘结合方面构思巧妙，独出匠心，开创虚实相济新的手法和新的意境（插图24 莫高窟第438窟西壁南侧胁侍菩萨）。莫高窟雕塑，数量最多、而且最能代表当地雕塑艺术水平的，就是这种塑绘结合的塑体，人们称之为彩塑。单纯的石雕、木雕、牙雕，仅有造像塔、木雕塔、木斗拱、像牙塔之类，为数寥寥可数。
第三、从永久性的要求出发，匠师们十分注意塑体的坚固耐久性能。大型泥塑凿山石为骨架，小型泥塑用木架或韧性良好的岌岌草杆作中坚支撑，然后层层敷泥；泥则选用粘土，掺合适量细纱，加以麻刀、棉花、麦秸、蛋清、水等成分，和制成精熟的泥料。选用精料，施以精工塑制而成的塑体，故能历久不坏。现在莫高窟保存下来的北凉时代的交脚菩萨，已经受了1500年严峻考验而基本完好，成为世界上保存于地表时间最久的泥塑制品。
莫高窟雕塑，形象丰富，成就卓绝。菩萨塑像有立、坐、倚、跪四式，表情慈悯、安祥；飞天凌空翱翔，飞姿多样，体态生动；天王、力士、弟子、俗人等，其身份、职司、性情、姿态无不刻画得恰如其分，或刚正、或威猛，或和善、或忿怒，或喜乐，或悲愁，或聪颖、或憨厚，或沈思、或躁动，或胸无蒂芥，或饱经忧患，性格不同，情态生动（插图25 莫高窟第384窟西壁龛外北侧供养菩萨）；世俗人物中有胡僧、胡奴以及各国王子的形象，也有不同时代的汉族官民僧俗形象。只说各时代，各民族、各等阶人物塑像的衣冠服饰，堪称是难得而具像的衣冠服饰史料，其他方面的价值意义，百口难以尽述。
莫高窟壁画
壁画是画在窟项、四披、四壁、佛座及中心塔柱四壁，窟室门外上侧及两侧的各种彩色画面，它同塑像相配合，对主尊塑像起补充和烘托作用，对窟室起装饰美化作用，这些壁画，有的保存良好，色彩如新；有的已经变色或残破，非复昔日旧观，但从中仍能看出其笔法笔意，有的还意外地透露出起稿与修改，勾勒及濡染的层次痕迹，为美术工作者提供了学习研究的借鉴。
莫高窟壁画的性质，统属佛教画。但就画面图像来看，大致可分为佛教画、世俗画两大类，下面分别略加介绍：
（1）佛教画