历史上佛教在龟兹的盛行，使龟兹境域内形成了许多石窟寺群，虽历经几千年的沧桑，至今龟兹范围内石窟寺遗址还有：库车县的库木吐拉石窟、森木塞姆石窟、克孜尕哈石窟、玛扎伯哈石窟、博斯坦托格拉石窟、还有最近新发现的阿艾石窟；拜城县的温巴什石窟、克孜尔石窟；新和县的托乎拉克埃肯石窟等。这些石窟尚存洞窟513个，占新疆全部洞窟的六分之五。龟兹石窟保存壁画的有166个洞。其中克孜尔石窟寺壁画有近万平方米。龟兹石窟独具风格的窟形建筑形式，瑰丽多彩、风格纷繁多样、形象绰约多姿的壁画风貌，栩栩如生的雕塑佛像，多种文字的题记，构成了光彩夺目的石窟艺术。成为佛教艺苑中的一枝奇葩。

　　就石窟窟形而言，有支提窟、大像窟、讲经窟、毗诃罗窟、仓库窟等。龟兹石窟建筑艺术既融合了印度和波斯文化的成分，又融合了中原地区汉文化的成分，更包含有本民族的文化素质。从而形成了龟兹石窟的建筑艺术风格。

　　石窟壁画丰富多彩，主要内容有：本生故事画、佛传故事画、因缘故事画、供养故事画、佛教人物画、涅槃画、伎乐图画、飞天画、天像图画、动物画、山水树木画、装饰图案画等。就壁画风格上讲，可分为龟兹风格、汉族风格、回鹘风格。从石窟建筑形式和壁画特点可分为四个时期，即：东汉后期，两晋时期，南北朝至隋时期，唐宋时期。

　　龟兹壁画有着非常纯熟的绘画技艺，龟兹画师采用“曹衣出水”、“屈铁盘丝”、“平涂晕染”以及“凹凸用色”等诸种绘画技法相互融汇，致使人物画具有立体感、动感、质感。

　　龟兹石窟中的塑像种类有佛陀造像；菩萨造像；涅槃造像；金刚力士造像；天王造像；罗汉造像。从风格上讲，佛陀造像具备“宝相庄严”，菩萨造像具备“慈祥”，金刚造像具备“勇猛”，涅槃造像具备“安祥”，天王造像具备“威严”，罗汉造像要“各见本色”。从现存一些残破塑像分析，前期造像明显受犍陀罗、希腊艺术的影响，后期明显受中原艺术风格的影响。