佛教产生于印度。大约在公元前3世纪，印度的佛教徒为纪念释迦牟尼和学习释迦苦修，开凿了石窟寺。经过不断发展，佛徒修建石窟寺，用雕刻、泥塑、绘画等艺术手法宣传教义，成了佛教传播的一个重要手段。在东汉时佛教传入中国。东汉以后，特别是十六国南北朝时期，中原地区战乱不止，人民倍受煎熬，统治者也朝不保夕，为佛教的传播提供了极为有利的条件。佛教在北方得到迅速发展，在南方也日益兴盛。受传入的印度石窟艺术的影响，开凿石窟寺在北方甚为流行。据调查，今新疆、甘肃、陕西、山西、辽宁、河北、河南、山东等省都有这一时期开凿的石窟。这些石窟寺由于是用于佛徒修炼和礼拜之用，故大都开在悬崖绝壁，人迹罕至的地方，而窟内一般有佛象或舍利塔，以及以佛经为题材的雕刻或壁画，构成了风格独特的石窟艺术。这一石窟艺术，是在吸收外来佛教文化、结合本民族形式的窟洞、崖墓而创造出来的。
新疆地区南邻北印度。在古“丝绸之路”沿线，发现了多处石窟群。其中位于拜城东约50公里的克孜尔石窟，现有洞窟235个。其中一些洞开凿时间，大致在东汉末年。说明印度石窟艺术约在二世纪末、三世纪初即已传入我国新疆地区，然后再向东传播，流行于内地的。十六国时期，新疆、甘肃地区开凿了多处石窟，其中以敦煌莫高窟最为著名。
莫高窟是我国三大石窟之一。位于敦煌东南22公里的鸣沙山下。据碑刻载，它始建于秦建元二年（366年）。此后，北魏、西魏、北周、隋、唐、宋、西夏、元各代均有大规模的营建和修缮之举。这里凿窟的崖面属砾岩层，故雕像困难，彩塑和壁画成了这里石窟艺术的特色。莫高窟繁盛时有千余窟，现存492窟，分布在长达1000米的崖上。窟内计有壁画45000多平方米，彩塑像2100余尊。壁画内容，历代各有不同。北朝时期多为说法图和佛本生故事。说法图一般是佛在中间宣讲佛法，两菩萨侍立左右。所谓佛本生故事，即释迦牟尼的前身行菩萨道，一生受苦之事。如舍身饲饿虎、割自己身上肉喂鹰救鸽等等。但画师们在画这类题材时，却将社会生活中如耕作、收获、射错、饲养、游乐、宴会、战争等等内容融合在画面当中，从各种不同角度反映了当时各阶层的社会生活。其彩塑的佛、菩萨、飞天等等，又都是参考了现实世界的人物，使塑造的这些上天世界形象，又带有典型的现实世界的人物形象和性格。莫高窟以其营造延续千年、历史文物和艺术珍品极为丰富而享誉世界。这是我国一座巨大的石窟艺术宝库。但是在解放前，大量珍贵文物被帝国主义分子所盗窃，许多洞窟受到严重破坏。解放以后，这里得到了保护和修复。
北魏时期，石窟的开凿更为普遍。与新疆、甘肃地方不同，各地的石窟均开凿在花岗岩一类坚硬的山崖上，洞窟内造像及装饰，全部雕刻而成。云岗石窟，是我国三大石窟之一。它位于山西大同市西16公里处。现存洞窟53个，延绵一公里，有各类佛像10万余尊。大同旧称平城，时为北魏都城；这里的石窟又是在北魏皇帝批准下兴建，规模特别巨大。北魏兴安二年（453年），在沙门统昙曜主持下初凿五窟。每窟依山雕佛像各一，“高者七十尺，次六十尺，雕饰奇伟，冠於一时”。参与石窟开凿的有四方名门与工匠，尤以河西凉州工匠为多。云岗石窟是吸收了凉州石窟的一些特征，并兼收其他各地石窟艺术的优点而进行的新的创作。所以，云岗石窟不仅以其大佛“雕饰奇伟，完於一时”，而且它的艺术风格还引起了各地的仿效。著名的龙门石窟，甚至石窟出现较早的河西地区，都可以看到像云岗那样笔直而高，唇薄肩阔，衣服短瘦，凸起式衣纹的佛像。
北魏迁都洛阳后，又开凿了龙门石窟。龙门石窟在今洛阳城南20公里处的伊阙山上，故又称伊阙石窟，也是我国三大石窟之一。龙门石窟开凿于孝文帝造都洛阳前五年，即太和十二年（488年）。北魏迁洛后，在此大规模营建，后又经唐代大力开凿，现在伊水两岸的东西崖壁，有石窟和壁龛几千个。远看如同蜂巢一般。在这些洞窟中，北朝开凿的约占三成。古阳洞是龙门石窟开凿最早的一个洞窟。洞内主佛像释迦牟尼端坐，面颊较丰满，略带微笑；二菩萨两侧侍立，仪态庄严、文静。洞壁列龛密布，雕刻华丽精巧。造像题记端正大方，刚健质朴，许多是魏碑体的精华。宾阳洞是北魏宣武帝时开始开凿的。窟内壁面全部为雕刻品占满，雕作完整；窟内地面饰以莲花图案，更显富丽堂皇。窟口内壁崖面上雕有各高二米、宽四米的帝后礼佛图。分别反映孝文帝、文昭皇太后参加拜佛仪式的隆重与肃穆。这两部浮雕，是精美绝伦的艺术瑰宝，但在解放前却被奸商勾结帝国主义分子所盗凿。宾阳洞的主佛像面部秀润，嘴角上翘，呈微笑状。躯体魁梧，著褒衣博带式服装。这种形象已不再如云岗昙曜五窟佛像那样威严肃穆。如果说云岗石窟佛像还带有很浓的印度佛教艺术的影响，而龙门石窟造像这种风格和服饰上的变化则更显得中国化了。这种变化正是孝文帝改制、拓跋汉族化的结果。
除以上这些石窟外，这一时期还开凿了许多著名的石窟。如甘肃靖县炳灵寺石窟（凿于西秦）、天水的麦积崖石窟（始凿于西秦）及河南巩县石窟（始凿于北魏）、河北磁县响堂山石窟（始凿于北齐）等等。这些石窟中的许多洞窟，都十分明显地受到云岗、龙门石窟艺术风格的影响。魏晋南北朝时开凿的众多石窟，与历代各朝开凿的石窟一起构成了我国最重要的文化遗产之一。
