新疆境内的佛教壁画遗存，主要有：(一)拜城克孜尔千佛洞(当地称之为“明屋”)，现存二百三十六窟，其中七十多个窟中保存有较完整的壁画，这些壁画分属三个时期，早期在汉魏时期，中期在两晋南北朝时期，晚期主要在隋唐时期，这部分比例最大。属于六朝的是一三、一四、一七、四七、四八、六三、八五、一七三、一七五诸窟。(二)库车的库木吐喇千佛洞，开凿时代略晚于克孜尔千佛洞，现存洞窟一百一十二个中有四十余窟留有壁画。(三)库车的森木塞姆千佛洞。以上三处均古龟兹国佛教遗址。壁画主要集中在“龟兹型窟”主室，满壁绘壁画，其次分布在甬道和后室。

甘肃敦煌莫高窟被称为“东方艺术宝库”。六朝时甘肃敦煌位于丝绸之路的要冲。自前秦宣昭帝苻坚建元二年(366)开始，在敦煌鸣沙山东麓崖壁上开凿洞窟，以佛教题材制彩塑、绘壁画。今存洞窟四百九十二个。另在敦煌西南西千佛洞有洞窟十九个，在安西万佛峡有洞窟二十九个，是为莫高窟艺术分支部分。敦煌佛教壁画若前后连接起来，长度大约可达二十五公里，近年又发现有“复层壁画”，即多层复盖的壁画，使敦煌壁画总数大大增加。这些壁画内容丰富多彩，规模十分宏大。1900年左右在莫高窟一七号窟发现“藏经洞”，藏品丰富令人叹为观止，其中画卷大多是佛教画。敦煌壁画洞窟中属于魏代有二十二个。

甘肃天水麦积山寺窟在南北朝初期是西北佛教的重要中心。其开凿年代上限约在后秦。现存壁画九百余平方米。其中属于北魏、西魏、北周的壁画洞窟有四、五、七八、一一五、一二一、一二三、一二七、一三三诸窟，尤以一二七窟规模最大，最为精彩，有《维摩变》、《净土变》、《七佛图》等画面。

甘肃永靖炳灵寺石窟造像约开始于西晋，现存佛教壁画约九百平方米。其中一六九窟有西秦建弘元年(420)墨书铭记，绘有以中国传统线描为主要表现手段的《佛说法图》等，人物丰满健壮，供养人有当地少数民族和汉族人形象。