莫高窟是一座融绘画、雕塑和建筑艺术于一体，以壁画为主、塑像为辅的大型石窟寺。除了壁画和彩塑外，还有大量的古建筑。莫高窟的石窟建筑形制主要有禅窟、中心塔柱窟、殿堂窟、中心佛坛窟、四壁三龛窟、大像窟、涅槃窟等，此外还有一些佛塔。
各窟大小相差甚远，最大的是第16窟，最小的是第37窟。窟外原有木造殿宇，并有走廊、栈道等相连，具有丰富的艺术特色。
莫高窟内外保存有5座唐宋木构窟檐和一些宋元土木古塔；壁画中绘有大量的各个时代的古建筑形象。从这些窟檐建筑可以推想千百年前人们出于各种目的建造的几百座窟檐殿堂檐翼相接，画柱雕梁，十分壮观。
在这个唐末宋初的5座木构窟檐中，晚唐末期建造了第196窟窟檐，其上部残毁，仅存4根檐柱及梁枋构件，而且窟檐与洞窟是同时建造的。
北宋时期建造的窟檐包括：970年建的第427窟窟檐，976年建的第444窟窟檐，980年建的第431窟窟檐。第437窟的窟檐没有明确的建造纪年，但其结构形式与邻近的第427窟、431窟的窟檐相比较，时代是接近的。
这几座石窟的窟檐，虽然在规模尺度上稍有差别，但其结构和形式则基本相似，它们都是三间四柱，深约一间，正中一间开门，左右两间开窗。
所有的梁柱都为八边形，柱上有斗拱，柱下无柱础，柱立于地袱之上，袱下有挑出岩体的悬臂梁，梁间铺设木板即成为洞窟之间的往来栈道。
各窟窟檐的外观形制古朴，斗拱的风格以及八边形柱与中原同期古建筑的风格有着较显著的差异。这可能是因为敦煌地处边陲，在建筑技术上保存了较多古老传统。如第427窟窟檐的木结构梁柱额、枋、斗拱、椽、檩等构件都保存完整。檐下圆椽一层，飞头一层。檐端平直，两翼不翘飞，与壁画中所画建筑的形象相同。
第96窟外层的九层楼，高45米，依山崖而建，位置在莫高窟上寺石窟群的正中，里边供奉的是世界最大的室内盘腿而坐的泥胎弥勒菩萨的造像。由此，人们习惯称九层楼为“大佛殿”。
九层楼前后经历了几次重建，从最初只有两层，后来于1927年至1935年才改建成了九层。上两层是保护33米高的弥勒像头部的顶盖。整个楼身的建造充分利用了地形地势，白壁丹楹，宏伟而秀丽。
九层楼内弥勒菩萨的造像非常丰盈圆润，有典型的唐代风格。据说当年武则天当政时，为了巩固自己的帝位，武则天就对民间宣扬自己是弥勒菩萨的化身，所以当时的弥勒佛造像有很多女性化特征。
在莫高窟窟前园林中，有一座可能建于宋初的小巧的亭阁式塔，木檐土身，单檐八角攒尖顶，上有覆钵相轮的塔刹。塔身正面有门，门额上墨书“慈氏之塔”。门内有方形小室，各壁及穹隆顶均有壁画。这座小塔比例适度，小巧精致。此塔原在三危山中，后来，移到莫高窟前。
另外，莫高窟周围和大泉河两岸还建有几十座佛塔和墓塔。幢幢古塔屹立在沙丘之中，塔身残破斑驳，风姿庄重、古朴。
敦煌壁画中绘有大量的建筑物形象，其中有宫殿、阙、佛寺、塔、城垣、住宅，还有监狱、坟墓、高台、草庵、穹庐、帐帷以及桥梁、栈道等，这些建筑形象有许多是以完整的组群形式出现的，可以明确地显示出建筑的群体构图。
敦煌壁画中的这些建筑物形象，涵盖上起十六国，下迄唐宋各个时代，其中尤以唐代的最多，表现最充分。
唐代敦煌地区的佛教净土宗比较流行，莫高窟洞窟内遍布《西方净土变》、《观无量寿经变》、《弥勒净土变》、《东方药师变》等大幅经变画。这些大幅经变画比较集中地描绘了建筑群的组合和各种类型的单体建筑物形象，内容极其丰富。
佛国天堂的景象借组人间宫室、寺院体现。净土世界中殿阁、楼台、宝池、栏杆等形式多样、结构精巧的建筑，反映了唐代的建筑水平。
殿堂是莫高窟壁画中最多的一种建筑形象。殿下有台基，大都是砖砌素平台基。唐代中期发展为装饰华丽的须弥座台基，正中设台阶，也有设左右双台阶的，台基边沿有栏杆。
台上殿堂面阔三开间或五开间，亦有七开间的。殿身上覆单檐庑殿顶，也有极少数属于歇山顶。
古敦煌民间对修建家宅十分重视，他们有一种牢固的风俗观，认为“宅者，人之本，人者，以宅为家，居若安，即家代昌盛”。从中可见，对家宅的重视。
当时民间对住宅有着很多考究，要求避免“五虚”，符合“五实”，“宅小六畜多”。这六畜多与人丁兴旺有密切关系，六畜多即意味五谷多，养活的人口多，是家庭兴旺的象征。
在修建房屋时，往往要在梁上、内壁和院墙上雕刻绘画，进行工艺美术的装饰。他们常把中国民间吉祥的象征物龙、凤带入外来的佛寺中，即在堂阁上绘画，在梁上雕龙描凤，雕绘完之后，龙飞腾，凤飞舞，十分壮观。
莫高窟壁画中的塔有楼阁式、亭阁式、窄堵婆式、金刚宝座式等，造型多样，结构奇巧。这些塔多是以我国的重楼为基本要素，上加印度覆钵式塔作为刹部融合而成，这些塔已经完全中国化了。
壁画中还有宫城、州城、县城，其布局大体相同。城一般都做方形，按轴线对称布置，四周有夯土城墙，两面或四面有城门。门上有单层或重层的城楼，城转角处大多有角楼，是防御性和装饰性相结合的建筑。
敦煌壁画中的建筑形象很多，内容极其丰富。除了殿堂、宅邸、塔以及城楼外，还有楼阁、台榭、阙等等。
总之，莫高窟的建筑体现了人们对天国、人间建筑的理解及要求，客观反映了我国多个朝代的建筑技术和艺术水平，是非常宝贵的文化遗产。