龜茲是我國西漢時期西域北道諸國中比較強大的一支，它越蔥嶺(帕米爾高原)可南下印度，西通中亞，是中西文化交流的必經之地。因此，當佛教在印度興起並不斷向外傳播時，北向東傳的一支，首先到達龜茲，日漸與當地的社會、經濟、文化融合在一起，形成了獨具特色的龜茲石窟藝術。
所謂龜茲石窟，包括位於古代龜茲國領域內的所有石窟。據統計，有拜城縣的克孜爾石窟236座、台台爾石窟八座、溫巴石石窟八座、耶克埃力克石窟六座，庫車縣的庫木上拉石窟99座、森木塞姆石窟52座、克孜爾朵哈石窟46座、瑪扎伯哈石窟32座，新和縣的托乎拉克埃肯石窟19座，共九處500座左右。其中以克孜爾石窟、庫木土拉石窟最具代表性和地方特色。
克孜爾石窟，位於拜城東南方六十七公里處。北依斷崖交錯的明屋達格山，南對赭色的雀爾達格山，千滴泉從蘇格特溝自北向南流出，約經二公里長的沖積扇後，注入木扎提河。在明屋達格山的懸崖陡壁上開鑿的石窟，高低錯落，大小相間，隱顯綿延，長達3000餘米。該窟據現有編號共計236座，其中80座存有壁畫。分布情況是：谷西區82座，谷內區54座，谷東區65座，後山區35座。按形制組合、壁畫內容和風格等分析，大致可分為中心柱窟、大像窟、僧房窟、方型窟四種類型。
中心柱窟。一般由主室、後室、中心柱三部分組成；增有前室的洞窟，大都未能留存至今。主室平面為方形或長方形，券頂，前、左、右壁與頂部相接處，有的界以出檐，壁面有壁畫；正壁上部為弧形，壁面有塑像和繪畫。後室平面多為長方形，較低窄，券頂，左右有甬道與主室相通，後壁前有平台，台上多塑有佛涅槃像(現均不存在)，各壁面多繪畫。中心柱平面多近方形，前壁即主室正壁，後壁即後室前壁，多開龕塑像或繪畫，是中心柱窟的主體部分。
大像窟。一般無前室，只有主室、後室、中心柱三部分。大像均立於主室正壁。這類窟實際上也是中心柱窟的一種，稍異者，只是在主室正壁突出地安排了大立像一軀，並擴大了後室面積。
僧房窟。一般由兩部分組成，一是入口多為長條形、平頂或券頂的門道，門道後方的左或右側開短甬道；一是進甬道後的主室，券頂，主室接甬道口的一面設灶，灶對面設矮坑，主室前壁中部開窗。
方形窟。一般有前室，但現存者極少。主室為方形或矩形，前壁正中開門，或前壁之一側開門、一側開窗。主室正中有的砌佛壇，壇上置塑像，現多不存。壁面分欄分格繪連續的佛傳。有的主室無壇，但其後壁多繪以菩薩或高僧為中心的畫(這可能是講佛堂)，或後壁開龕置坐像，左右壁繪因緣佛傳。此外，還有一些在各種情況下做成的小型窟。
上述四類窟，按其特點，建成的時間大體可劃為三個階段。第一階段約在310—350年左右，可以谷西區的6、13、38、47、80號石窟為代表。第二階段約在395—465年前後，可以谷西區的14、17、35、36、39、49、77號石窟，谷內區的92、104、118、119號石窟，谷東區的139、171號石窟為代表。第三階段約在545—685年左右，可以谷西區的8、70號石窟，谷內區的107A、107B石窟，谷東區的148、180、182、185、187、190、197號石窟，後山區的201、234號石窟為代表。第一、第二階段是克孜爾石窟的發生期和極盛期，第三階段為延續期，大約到8世紀中期，有的洞窟就開始荒廢了。
庫木土拉石窟在庫車城西南約30公里處。渭干河(即木扎提河)經克孜爾石窟後，穿群山，走狹谷，至庫木土拉而東觸絕壁，轉向南流出山。在河灣東岸的絕壁疊障中，南北排開，鱗次櫛比地分布著延續四里之遙的庫木土拉石窟群。據現在編號，共112個洞窟，其中約40多個存有壁畫。分布情況是：南部谷口區32座，比較分散；北部洞窟較集中，但被自東向西的小谷分割成三：谷南區41座，谷內區18座，谷北區22座。
庫木土拉石窟群晚於克孜爾石窟群，其形制除個別洞窟稍具特點外，無多大變化。洞內塑像絕大部分未存，無從研究。依靠現存洞窟內壁畫資料分析，該窟基本上可劃分成克孜爾、敦煌、伯孜克里克三種類型。
克孜爾型。庫木吐拉石窟靠近克孜爾窟群，同處一個文化區內，且多數窟的開鑿時間又晚於克孜爾石窟，故繼承克孜爾石窟風格的洞窟，大約有20個左右，占現存有壁畫洞窟的1/2以上，其中又以43、46窟最為典型。總的說來，屬於克孜爾型洞窟內的壁畫已趨向沒落。
敦煌型。是指受敦煌壁畫影響而形成的一批洞窟。洞內的壁畫具有中原畫的特色，內容和畫法都異於克孜爾型。據現存遺物特徵統計，這類洞窟包括4、11—17、36、42、45、61、66、71、75號等，大約20個洞窟，多分布在山崖下層，靠近河灘，位置明顯，交通方便，極便於廣大僧徒施行功德。
伯孜克里克型。據9、38號洞窟現存壁畫觀察，其內容主要是高大的列佛，風格為暖紅色基調和均勻的鐵線描，表現了高昌地區所特有的藝術情調。此外，還有近似白描的畫法，畫像多表現回鶻供養人。
龜茲石窟的特點，大致是：
第一，具有代表性的大多數洞窟，其形制、基本結構都由主室、後室、中心塔柱、兩甬道組成，縱續幾百年不變，橫跨千百里相同。這一特徵的形成，除當時的社會政治因素外，主要與當地的崖質結構、鑿窟地層有關。這一地區的山崖，多為質地疏鬆的沙岩，費工少，見效快，但易坍塌。所以，鑿窟時都須多開室，運用小空間、設中心柱的基本原理。中心塔柱不僅可支撐窟室防止崩塌，分隔前、後室便於合理布局，更重要的是能適應僧尼右旋禮佛的需要。
第二，石窟中開鑿的大像窟、雕塑的大型佛較多，如克孜爾窟六處，森木塞姆窟二處，庫木吐拉窟四處，克孜爾朵哈窟四處。這種現象一直持續到唐初玄奘出使西域時。
第三，石窟壁畫的題材，佛傳故事佔有大量篇幅，有的長達60幅，最常見的則為佛說法圖。佛傳故事和佛本生故事，幾乎佔去「龜茲式」禮佛窟的大部分窟面。其中垂直壁面以佛傳故事為主，窟頂壁面以佛本生故事為主。一個窟面上，有的畫近百個以上的佛本生故事，這在我國其他地區的石窟壁畫中是未有的。如此強調累積業行，尋求自我解脫(成佛)的內容，說明龜茲佛教還帶有早期佛教和小乘佛教的特點。從壁畫風格看，動人的藝術形象，則是龜茲石窟壁畫的一大特色。
第四，壁畫裝飾藝術別具特色。畫中建築結構的「骨骼」與壁畫構成的「血肉」關係，是龜茲式禮佛窟建築與壁畫有機結合的一個特點。畫技中「曲鐵盤絲」的線條與凹凸暈染法相結合，也是我國其他地區壁畫中沒有或少有的。
在克孜爾早期石窟中已出現了大乘佛像。如第一階段的38號中心柱窟，主室前壁兩側各置一立佛龕；47號大像窟中有成列的佛像。第二階段的27號、99號兩中心柱窟，主室左、右壁面的千佛龕；17號中心柱窟，後室左甬道的盧舍那佛壁畫等。說明在鳩摩羅什宣揚大乘佛教之前和東行之後，克孜爾石窟都有大乘佛教的圖像。16世紀中期以後，龜茲大乘佛教似更盛行，在庫木吐拉石窟壁畫中已有了凈土變題材。
龜茲石窟中的寺院窟。在克孜爾已編石窟中有成組成寺的組合現象，根據現有材料分析至少有七組。即2—19窟，27—43窟，96—101窟，175—180窟，181—191窟，202—219窟等。這些組窟的特點是同組內洞窟相互靠近，兩端有自然界限使其與組外洞窟保持較大距離；同組洞窟在較多方面有多種關聯；各組洞窟構成類別相同，即都有五個佛堂，一個條形窟；各組都有一個中心佛堂，其位置居中，形體高大，體制特殊，裝修考究，壁畫精緻。於此可見，各組洞窟都是一個封閉的單元。它與律藏記載的佛陀時期的寺院制度有許多相似之處。因此似可認為，一組有五個佛堂的洞窟即可能是一所五座佛堂寺院。這種寺院的由來，可在印度有關佛塔、佛寺的文獻中找到淵源。
這些組合窟或組合寺院，從其窟形結構、類型、壁畫題材等方面，可將七個組合窟分成前、後兩期。前期約在五六世紀，特點是各組寺院都有五個佛堂，一個講堂，兩個雜房，一個條形窟，若干僧房及一些殘窟。後期約在七八世紀，特點是各組寺院都有五個佛堂、一個條形窟，沒有講堂、僧房和殘窟。由此可見，前期寺院窟可進行一般的佛事活動，後期寺院窟除可舉行禮佛外，其他活動亦可進行。
在克孜爾石窟中出現的寺院窟，在龜茲其他地方的石窟中也有類似情況。有學者指出：「森木塞姆石窟附近的大寺院遺址以及克孜爾朵哈石窟中的具有多種功能的洞窟組合，說明它們就是當時當地的寺院和