奠高窟第3窟是元代开凿的，位于洞窟集中区的北端。规模较小，为覆斗方形窟。是现存唯一以观音为主题的洞窟。也是壁画艺术最精美的洞窟之一。
洞窟东壁门上部画五身坐佛，门南、北两侧各画菩萨像一身。
南、北两壁绘十一面千手千眼观音图各一铺。据佛经记载，观世音菩萨听过如来说法之后，发誓要利益一切众生，于是就长出千手千眼。北壁图中间观音头作十一面，正面有三眼，面相丰满，头戴宝冠，斜披天衣，腰系长裙，璎珞环钏饰身，神态端庄，立于莲花上。身内两侧伸出四十只大手，各持法器、法物。其中一双大手，高举化佛于头顶。其他千手中各一眼，分为四至五层，组成巨大的圆轮型法光，用作观音的背光。两侧以基本对称的方式描绘有婆蔽仙和吉祥天。下方两角是毗那夜迦、火头金刚，上方两侧角为二飞天。
这幅千手千眼观音图的绘画技巧尤为高超。用圆润秀劲的铁线描表现人物轮廓的千手千眼、容貌肌肤，细腻莹洁而富有弹性；用粗放的折芦描表现的衣纹轻柔风动；用顿挫分明的钉头鼠尾描表现的金刚力士筋肌鼓胀；用游丝描表现头发胡须，柔中带刚，蓬蓬松松。还使用了兰叶描、行云流水描等。把中国画的线描技法应用的得心应手，酣畅淋漓。
观音东侧为婆蔽仙，原为外道仙人，因天祀杀生而坠入地狱，后蒙菩萨解脱，皈依佛门。其画像在早期壁画中常见，多为束高髻，赤上身，干瘦丑陋的婆罗门形象。此图中头束高髻、戴莲花冠，身穿绿色交领大袖袍，长眉下垂，须髯飘拂，已是一位中国道教仙翁的形象。
与婆蔽仙相对的是吉祥天女，又称功德天，辩才天。原是古印度神话中的命运、财富和美的女神，传为毗沙门天王王妃。此图中吉祥天女头戴钗冠，饰以巾帼，身穿云肩羽袖大带裙襦，一手拿花，一手扬起，容貌秀丽，举止端庄，紧锁双眉，凝视前方。
图中两侧下角的火头金刚，三头八臂。双臂交叉于胸前，其余六臂伸出，各执法轮、金刚杵、利剑、宝铃等法器。面部表情凶狠、双眼圆睁，青筋暴露，张口怒吼，一脚踩向毗那夜伽鬼。二鬼跪地各自向金刚求饶。
画面上部两角的飞天面相方圆，体态丰腴，造形短壮敦厚。上身半裸披巾，下著长裙，手持莲花与荷叶，乘滚滚翻腾的彩云向观音献花供养，长长的云尾填补拐角的空白。
这幅壁画的赋彩技法也比较特殊，制作壁画时，表层涂了一层均匀的细沙，并在墙壁还潮湿时作画上色，这样墨色水分渗入壁内，墨色显得润泽而有一定的透明感。施彩虽清淡，但感觉厚重，将观音菩萨的慈悲，金刚的威猛，吉祥天女的端庄，婆蔽仙的深沉，都表现得生动自然。
