库木吐喇千佛洞位于新疆自治区库车县西南约30公里处。库木吐喇系维吾尔语译音，意为“沙漠中的烽火台”。石窟开凿在木札提河（渭干河）东岸的山崖上。山崖由砾石和砂土沉积而成，结构松散。
库木吐喇石窟早期洞窟形制与克孜尔千佛洞大致相同，主要是中心柱窟与方形窟两种。中心柱窟佛堂平面呈长方形，主室窟顶多为纵券形。正壁中央凿一大龛，左右侧为券形通道口，经行道通入后室或后行道。有的方柱体各壁凿一龛。壁画题材多同于克孜尔石窟，即主室券顶中脊绘天象图，券顶侧壁绘菱形山峦为背景的佛本生故事或因缘故事。主室两侧壁主要绘因缘佛传，行道后绘以涅槃为中心的佛传内容。方形窟佛堂平面作正方形或长方形，有的在后部中央设佛坛，顶为穹窿形。壁画题材，侧壁多为佛传故事，穹窿顶绘条幅状的佛与菩萨相隔的立像。
窟群依地势分布在间隔3公里的谷口和大沟两区，按1984年库车县文物管理所的分区编号，南部的谷口区有32个洞窟，分布在河东岸和几条山谷内，保存较完整的不足10窟。北部窟群分布在木札提河一条支流的附近，洞窟较密集，有80个，保存较完整的不过半数。库木吐喇石窟中，寺院佛堂占比例最大，讲堂和僧房占比例甚小，高僧骨灰堂比较多，并有明显的大小尊卑之分。石窟始凿及沿凿年代，无确切记载，大约开凿于四世纪。当佛教从印度和键陀罗等地传入龟兹后，龟兹的人民在本民族传统的基础上，吸收了外来艺术的有益成分，创造出了具有时代特点和民族风格的艺术形式。据现状考察应属 3个不同时期的文化系统：5～8世纪中叶为龟兹系列；7～9世纪是中原汉系洞窟；约9世纪中晚期至10世纪或更晚为回鹘系洞窟（石窟中出现回鹘僧人和回鹘装束的世俗供养人像）。
中期洞窟的形制，主要也是中心柱窟和方形窟，但方形窟顶多作纵券形。这一时期除沿用早期洞窟的题材外，还出现了与中原地区唐窟相似的题材，明显地表现出与龟兹风格迥异、具有鲜明中原地区佛教艺术特征的汉画作风。这一变化表现在：①大幅经变画的出现。这种反映大乘教经典为主要内容的题材，与原龟兹地区流行的小乘佛教不同。经变画在中心柱窟中占据左右侧壁的显著位置，在方形窟内则主要绘在正壁或左右侧壁，并都有汉文书写的榜题。②汉式尊像图取代龟兹石窟中常见的舍利塔以及与涅槃相关的佛传故事、龟兹供养人像、立佛像等位置。其构图形式大多是佛像与菩萨相间排列，成组地出现在中心柱窟的左右行道及后行道侧壁上，像侧有汉文榜题。③千佛题材大量出现，构图简单，色彩雷同，不敷底色，与龟兹石窟的千佛显著不同。④出现非龟兹装束的汉人供养人像。⑤出现中原地区汉式装饰纹样。此外，还出现当时中原流行的密宗题材。
