炳灵寺石窟绝大部分窟龛开凿于寺沟两岸的白垩纪红砂岩上，窟龛之中多为石雕作品，（从这个意义之上讲，炳灵寺石窟可与龙门、云冈石窟并列，是中国最大石雕石窟寺之一。）从窟龛形制、造像题材和造像特点（包括壁画）的变化与发展分析，大约可按朝代更替分为西秦、北魏、北周、隋、唐及藏传佛教六期。

　　炳灵寺开凿最早的窟龛以1龛（现已淹没）和169窟为代表。169窟反映的西秦造窟特点，是利用天然洞穴没有统一规划地零乱开龛，多为平面长方形和中小龛或背屏式摩崖浅龛。从题材上看，以坐佛像、一佛二菩萨像为多，说明以西方三圣(阿弥陀佛、观世音菩萨、得大势至菩萨)为主的净土宗信仰和禅学的流行。西秦典型造像，佛与菩萨都形体高大，面相方圆，高鼻深目，细眉薄唇，佛作高肉髻，着通肩大衣或半披肩袈裟，菩萨梳高髻，长发垂肩，袒上身，着长裙，披下垂披巾，戴项圈、臂钏、手镯、璎络、耳饰，皆阴刻衣饰线条。壁画则于崖壁敷泥，白色或红色为底，朱笔勾勒轮廓，然后施彩，再以墨线勾勒。西秦造像受印度犍陀罗风格影响，尚未形成中华风格。

　　北魏时期的造像，在西秦造像的风格上有所继承和发展。从窟龛形制上看，已初步具有宏伟的特点，窟内较宽，多作平面近方形，略有穹窿顶。这一时期的窟龛以126、128、132等窟为代表。北魏时流行法华信仰和过去多宝、现世释迦（俗话中的"现世报"来此）、未来弥勒三世佛观，造像多以释迦、多宝二佛为主尊。佛与菩萨面型瘦长，细眉弯曲，两眼低垂，口小而口角微翘，"洋人"特征已褪去。佛多着褒衣博带，肉髻低平，菩萨披巾交叉或穿环交叉于腹际，面容清癯，皆阴刻衣纹。北魏造像一改西秦浑厚雄健的特色，代之以清俊秀丽的风格，《历代名画记》说此一时期的雕像"秀骨清像，似觉深动，令人懔懔，若对神明"，这种"秀骨清像"的艺术形式已是完全的民族形式。

　　北周与隋代在炳灵寺开窟较少，第6、134、172等窟是北周代表，第8、82等窟是隋代作品。北周佛作低平肉髻，通肩大衣，菩萨发髻较低，花蔓冠，裙口喇叭形，佛与菩萨面相趋于方圆，服饰也更一步写实，神性渐少而人间烟火气渐重，汉文化对外来文化的改造作用进一步显现出来。隋代造像特点近似于北周，但形式更富于变化，在8窟的壁画"说法图"中，菩萨们就有坐有立，打破了对称构图的成例。隋代的供养人画像为隋代贵族打扮,圆领窄袖，也有据实而录的倾向。北周与隋的造像变化，是唐代丰满秀丽作风形成前的过渡。

　　唐代是炳灵寺开窟造像的全盛期，有窟龛130多个，这些窟龛多为平顶方形或马蹄形，造像题材多为一佛二弟子二菩萨二天王，一佛二菩萨等，由于净土宗信仰广泛，所以阿弥陀佛、药师佛和观世音菩萨的形象较多。按风格类型，唐代造像可分为初唐、盛唐前期、盛唐后期和中晚唐四个阶段。

　　91、92窟是初唐造像代表，佛作磨光肉髻，面相丰圆，略带清秀之气，颈刻三道纹，衣纹呈平阶梯式；菩萨也是面相丰圆，颈刻三道纹，然而身材已开始略呈S形。这里特别说明一下，唐以前的造像是极少有颈刻三道纹的，为什么呢？唐人以胖为美，颈刻三道纹正是脖子丰满的象征。盛唐时期，特别是仪凤至永隆（670-681年）的盛唐前期，造像多且美，以45、51、52、53、54、64等窟为代表，反映了炳灵寺造像风格的显著发展与变化。总的说是用圆熟精巧的技法雕塑出丰满秀丽的艺术形象，佛与菩萨的面相方圆适中，眉细而长，唇厚而方，特别是菩萨，发髻高耸，上身袒露，不但身上戴满了项圈、臂钏等饰物，下裙紧束贴腿，而且身体呈完全的S形，极尽曲线之美，洋溢着充满生命力的人性之美。到了盛唐后期与中晚唐时期，唐人一味地强调"大髻宽衣"、"丰厚为体"，结果弄得佛、菩萨个个面如满月银盆，乃至腮部突出，赘肉臃肿，当然把盛唐时期丰满圆润、眉清目秀、玲珑可亲，含情脉脉的风韵扫荡殆尽了，代之以拘谨、严肃，甚至森严的表情，哪里还谈什么美感！

　　宋代西夏、吐蕃作乱，炳灵寺一带战火纷飞，庄严佛国一变而为人间修罗屠场，开窟造像自然谈不到了，游人也得很胆大才行。元代以后喇嘛教活跃，明代更甚，那些密宗信徒抱着对本派教义无比热爱之心，对炳灵寺五分之四的洞窟进行了重新彩绘，其中27米高的弥勒大佛就是在明代被人们"强制"改变了"发型"，由唐代波发改为螺发，并将唐代双领下垂袈裟改制为右半披肩袈裟的。密宗信徒热爱佛陀，修建了九层楼阁"蔽护大佛"（弘治三年，1490年），那么，他们的"改装"之举也算是一种与时俱进吧。整个明代，塑像极少，只有70窟的十一面观音像尚可一瞻，也足以了解密宗教义的神秘性了，另外同样内容神秘的壁画也不少，168窟的白衣观音像在众多狰狞恐怖的作品中显出难得的娴雅安详。

　　清代没有雕塑和壁画，有的只有焚烧和破坏，除了感叹人间恶行是佛劫之外，不提也罢。