遗存下来的北朝石窟壁画是了解该时代佛教绘画的重要资料，以克孜尔石窟与敦煌莫高窟最为著名。
在克孜尔的236个洞窟中，有70余窟的壁画保存完好。现存最早的壁画可能开始于4世纪的后半期，延续至7、8世纪。主要题材是说法图、佛传故事、佛本生故事和譬喻故事等。尤以本生故事画的形式最为独特，均以单幅的形式表现一个故事内容，这种独特形式对敦煌早期的壁画有一定的影响。
举世闻名的敦煌的第一个洞窟兴建于公元366年，敦煌早期洞窟中的壁画和彩塑受印度和中亚影响比较大，独特的“敦煌风格”直到北魏时才开始出现，而中原文化对其影响到西魏时期变得更为明显。这一时期所创作的绘画多为佛本生故事和僧尼故事。总的说来，北朝时期的敦煌艺术精力了逐步本土化的过程，此时，印度、中亚传入的题材和源于中国的主题和风格往往以独特的方式汇聚在同一个洞窟中，在北魏末年建造的249窟中集中反映出来。在这个窟中，正面佛立像的两旁是菩萨和飞天，佛像的周围绘有许多小佛像，俗称“千佛”；上方的彩绘佛龛中绘有演奏各种乐器的乐伎飞天。代表性的洞窟还有275窟（十六国）、257窟（北魏）、254窟（北魏）、428窟（北周）、285窟（西魏）等。