隋唐时期是敦煌的兴盛时期，也是敦煌石窟艺术的繁荣时期。隋代在莫高窟开窟竟有90多个，而且规模宏大，具有南北两种截然不同的艺术风格。
隋代石窟形制主要有3种，第一种是中心柱窟，这是继承前代遗制，但也略有变化，其表现是中心柱的正面一般不再开龛，仅置3尊大佛，中心柱后面和两侧仍和以前一样开龛造像。
中心柱前为比较开阔的前厅，上方为“人”字披顶，但没有椽间装饰。前厅里，南北两壁及中心柱正面，共置身高三四米的大立佛像3铺。前室内两侧塑天王和力士，均身高三四米。
这些新出现的巨型佛像已经成为洞窟的主体，而中心柱已经退居次要地位。
第二种是开皇年间出现的另一种中心柱窟。石窟平面为方形，中心柱下部为方坛，中心柱上部呈倒塔形直通窟顶，塔刹四龙环绕。
窟顶前部有“人”字披，后部有平棋。后来，中心柱上部的倒塔消失了，只剩下佛坛，再后来，佛坛也消失了，仅留下了窟顶前部的人字披。
第三种窟形是最主要的窟形，称为殿堂窟，也叫覆斗顶窟。这种形制北周时期有较大发展，但到隋代已成为基本窟形。隋代的殿堂窟，有的正面开龛，有的三面开龛，有的作为马蹄形佛床，有的依壁造像，布局多种多样。这种窟形为以后的唐代所沿袭。
唐代，敦煌经济文化高度繁荣，佛教非常兴盛，这一时期莫高窟开窟数量多达1000余个窟，保存下来的有232个窟，而且壁画和塑像都达到异常高的艺术水平。
唐代洞窟的形制，一般地都是新创的如殿堂的样式，窟多作方形，窟顶四面斜上，构成藻井。
窟的后壁有一深入的小龛，所有的佛像都集中排列在龛中，如佛殿的坛座上一样，而是沿着三面墙壁分别塑造。
集中在洞窟后壁龛中的塑像，一般地是7尊，包括1尊佛、2尊比丘、2尊菩萨、2尊力士，以佛为中心向两面展开排列，2尊力士在最外侧，也有加入其他供养菩萨的。
晚唐及五代，开始把天王像分别画在窟顶藻井的四角，不再与佛及菩萨等共置于同一坛座上。
洞窟四壁及入口都有壁画，大幅的经变故事的完整构图多在左右两壁的中部，壁脚多是供养人像。后壁有塑像的龛内也常有经变及佛传故事。
洞顶为华丽的藻井图案，藻井图案和经变周围的长条边饰是敦煌艺术中装饰美术方面的重要成就。
唐代的重要洞窟，例如初唐的第220窟、第332窟、第335窟、第321窟，盛唐的第23窟、第130窟、第103窟、第172窟，中唐第112窟，晚唐第156窟等，其中的壁画及彩塑多为代表性的作品。
第220窟为覆斗顶形窟，主室西开龛，龛内原有唐塑1尊佛2尊弟子。龛顶绘有供养菩萨壁画。主室南壁绘大幅无量寿经变，是敦煌莫高窟出现最早、场面最大的净土变。
北部绘药师七佛变相，日光、月光菩萨肋协，还有八大菩萨和十二药叉等神将护法。
东壁门两侧画维摩诘经变，以“问疾品”为主体，描绘了《维摩诘所说经》中最生动的情节。
第332窟位于莫高窟南区崖面北部下层，建于初唐698年前后。该窟前部为“人”字披顶，后部平顶，主室有中心方柱，西壁开龛，这种窟形在莫高窟为数不多。
第335窟位于南区崖面北段底层，该窟的特色在于保存有3处明晰的开窟题记。这3窟题记表明该窟成于武周时期，该窟为覆斗形窟，主室西壁开龛，主室窟顶为牡丹团花井心配卷草、垂曼图案。
西壁平顶敞口龛内塑坐佛和弟子、菩萨像，龛顶及龛壁绘法华经变。主室南壁绘阿弥陀经变，北壁绘维摩诘经变。
第321窟位于南区崖面北段底层，该窟为覆斗形窟，主室西壁开龛。主室西壁龛两侧绘双飞天四身。主室南壁绘十轮经变。
西壁佛龛两侧各画两身双飞天。这两身悄天，飞翔姿态十分优美，尽管飞天的面容、肉体虽已变成绛黑色，但眉目轮廓、肉体姿态、衣裙彩带的线条十分清晰：身材修长，昂首挺胸，双腿上扬，双手散花，衣裙巾带随风舒展，由上而下，徐徐飘落，像两只空中飞游的燕子，表现出了潇洒轻盈的飞行之美。
第23窟位于南区崖面北段底层，覆斗形顶，西壁开龛。北壁西侧绘《雨中耕作图》，画面充满生活气息：乌云密布、大雨滂沱，农人抓紧时间耕作，农妇送茶饭于地头，几名孩童在雨中嬉戏，整幅画看上去非常亲切。
第130窟位于南区崖面南段底层，俗称“南大像”，因位于第96窟北大像之南而得名。该像由敦煌人马思忠和僧人处谚于开元年间的721年创建，耗时30多年。南大像高26米，为石胎泥塑弥勒佛倚坐像，是莫高窟第二大佛。南大像形体圆浑饱满，姿态庄静，气度雍容，充分显示了盛唐艺术风格。
第103窟位于南区崖面南段中层，窟形为覆斗形顶，西壁开龛。主室窟顶藻井为团花图案，4面披绘千佛。西壁平顶敞口龛内有唐塑结跏趺坐佛像1身，菩萨像2身为清修，另有弟子和菩萨像各2身为清塑。
第172窟南北两壁的《观无量寿经变》是这个洞窟的主要内容。由于画家的高超技艺，相同内容在同一洞窟中不显得重复而且内容丰富多彩。南北两壁的《观无量寿佛经变》中以西方净土为主，两侧为对联式的立轴画，分别画《未生怨》和《十六观》。
北壁经变画以佛为中心，宏伟壮观的楼台亭阁，耸立在碧波荡漾的“七宝莲池”中，各种姿态的佛、菩萨，体态优美，面含笑意、神态安然舒适，宝池中莲花盛开，“莲花童子”嬉戏追逐于莲荷之间。舞台上伎乐随着音乐的旋律翩翩起舞，体态轻盈的飞天，穿游于楼阁廊宇之间。飘荡在空中的乐器不鼓自鸣，演奏着美妙悠扬的乐曲。画面里一派幻想的极乐世界的美妙景象。南、北两壁经变画中均绘有场面宏大的寺院建筑群，是唐代壁画中表现建筑群的代表作。
第112窟中的唐代舞乐壁画。画面反映的是十多名伎乐菩萨载歌载舞的情景。画面正中的舞伎手持琵琶，边弹边舞。舞伎的反弹琵琶舞姿优美，动作轻盈。两边的乐伎手持横笛、拍板、琵琶、古琴等各种乐器，为中间的舞伎伴奏助兴。整个画面内容丰富，线条清晰精美，是研究唐代音乐、舞蹈艺术的珍贵资料。
第156窟是唐代归义军节度使张议潮在位期间修建的一座功德窟。前室窟顶西披画3铺经变画：中央画降魔变；北侧画报父母恩重经变；南侧一铺存留部分画面。
这个存留部分原定为法华经变，后经学者考察发现，这是一幅佛顶尊胜陀罗尼经变，其中主尊佛座下的主榜题北侧画一三层经幢，顶层有幡垂下，顶置经板；主榜题南侧画一楼房，楼内有一俗装男子在读经，楼顶平台上置经板该经变还有数方榜题，字迹模糊，将来借助技术手段或可释读出若干文字。
隋唐时期可以说是莫高窟发展的全盛时期，共留下洞窟300多窟。禅窟和中心塔柱窟在这一时期逐渐消失，而同时大量出现的是殿堂窟、佛坛窟、四壁三龛窟、大像窟等形式，其中殿堂窟的数量最多。
塑像都为圆塑，造型浓丽丰腴，风格更加中原化，并出现了前代所没有的高大塑像。群像组合多为7尊或者9尊，隋代主要是1尊佛、2尊弟子、2尊菩萨或4尊菩萨，唐代主要是1尊佛、2尊弟子、2尊菩萨和2尊天王，有的还再加上2尊力士。
这一时期的莫高窟壁画题材丰富、场面宏伟、色彩瑰丽，美术技巧达到了空前的水平。比如中唐时期制作的第79窟服侍菩萨像中的样式，上身裸露，做半跪坐式。
塑像头上合拢的两片螺圆发髻，是唐代平民的发式。脸庞、肢体的肌肉圆润，施以粉彩，肤色白净，表情随和温存。虽然眉宇间仍点了一颗印度式红痔，却更像生活中的真人。
在第159窟中，也是服侍菩萨。塑像上身赤裸，斜结璎珞，右手抬起，左手下垂，头微向右倾，上身有些左倾，胯部又向右突，动作协调，既保持平衡，又显露出女性化的优美身段。
另外一位菩萨全身着衣，内外几层表现清楚，把身体结构显露得清晰可辨。衣褶线条流利，色彩艳丽绚烂，配置协调，身材修长，比例恰当，使人觉得这是两尊有生命力的“活像”。
在唐朝兴起的时候，我国西南部的吐蕃王朝日益强盛。“安史之乱”以后，唐王朝由鼎盛开始走向衰落，吐蕃则乘虚进攻河西，攻陷了凉州、甘州、肃州等地，统治河西长达70多年。
吐蕃也信奉佛教，莫高窟的唐代洞窟中也保存了大量吐蕃时期的壁画艺术，藏经洞内保存了大量的吐蕃文经卷。五代和宋代的时候，敦煌莫高窟存留下来的有100多窟，但多为改建、重绘的前朝窟室，形制主要是佛坛窟和殿堂窟。这个时期莫高窟的塑像和壁画都沿袭了晚唐的风格，但越到后期，其形式就越显公式化，美术技法水平也有所降低。
莫高窟共有西夏和元代的洞窟85窟，其中西夏修窟77窟，多为改造和修缮的前朝洞窟，洞窟形制和壁画雕塑基本都沿袭了前朝的风格。一些西夏中期的洞窟出现回鹘王的形象，可能与回鹘人有关。而到了西夏晚期，壁画中又出现了西藏密宗的内容。
元代执政者也崇信佛教，使得莫高窟的开造得以延续，但元代洞窟只有8窟，全部是新开凿的，出现了方形窟中设圆形佛坛形制。典型洞窟有第3窟、第61窟和第465窟等。
其中第465窟位于北区北端二层，是莫高窟仅存和最早的以藏密艺术为题材绘制壁画的洞窟。在北区石窟为数不多的壁画窟中，可谓一枝独秀，有“秘密堂”、“秘密寺”之称。
此窟前室为覆斗顶正方形，各壁面仅绘藏式佛塔几座并简单纹样。主室也为覆斗形，中心设多层圆形佛坛。窟顶藻井及四披，绘大日如来、无量寿佛、不空成就佛等五方佛。
莫高窟主要历经了北朝、隋、唐、五代和宋、西夏和元时期的兴建，形成巨大的规模，其中以隋唐时期兴建最多，艺术水准最高。
