被喻为艺术宝库的炳灵寺石窟，以概括简练、造型生动的石雕艺术享誉中外。而窟内保存的近1000平方米壁画，形式多样，题材丰富，也从另一个方面展示了自十六国时期佛教兴盛以来，我国西北地区佛教艺术、绘画艺术、社会生活的方方面面，同样具有独特新颖的艺术感染力。

炳灵寺169窟是一个集中反映西秦佛教艺术的自然大窟，窟内壁画虽已经历了1600余年的历史沧桑，但仍保持着鲜艳如初的色泽。其中最引人注目的是绘于北壁的一幅较大型的佛说法图。画面上的佛结跏跌坐于俯莲座上，双手曲臂上扬作说法状，头光及背光外有象征形的菩提树枝叶，俯莲台下绘圈状翻转的水波。佛两侧绘二菩萨拱手向佛侧立，右菩萨后上方又绘两身袒上身的飞天，手持供物，飘带飞扬，身躯呈“U”型迎佛飞舞。这种飞天造型与莫高窟石窟呈“V”字型的早期飞天极其相似，反映了佛教艺术在地域上的传承与发扬。尤为有趣的是，佛座前还绘一位高鼻深目、黄头发的西域胡人，单膝跪拜举目向佛，神情虔诚生动，具有一种浓厚的异国情调。整幅画面以简洁的造型和粗犷的笔触，描绘了佛法的庄严神圣和不同人物微妙细腻的神情姿态，给人留下广阔的想象空间。绘画以我国传统的线描法用墨线勾勒而成，线条奔放，挥洒自如，但在人物的双眉、鼻梁及眼部则用白色施以西域式的晕染，以强烈的明暗对比来增强立体感的效果。

在佛说法图的北侧绘一幅维摩诘经变图。相传东晋著名画家顾恺之以善画维摩诘而闻名于世，他在瓦棺寺所画的维摩之像神情昂扬，激情雄辩，曾“光照一寺”，但现在顾恺之的真迹已无从寻觅。炳灵寺这幅由民间画匠所作的维摩诘像手扶床沿，侧卧于帷帐内，显出一副羸弱的病容，以另一种风韵描绘了维摩的形象，应是我国弥足珍贵的最早的维摩图了。

169窟建弘元年的壁画中，我们还可看到与顾恺之《女史箴图》中的妇女形象极为相似的女供养人。壁画用遒劲的线条表现了云鬟叉髻、帔巾飘带、盛装打扮的妇女形象，用最直接的影像反映了十六国时期西北少数民族的生活风貌和服饰装束。另外，6龛无量寿佛背光上的一组伎乐天，手持上鼓、箜篌、阮咸、排箫、筝等乐器。他的各种舞姿，以及乐器的组合都是研究我国古代舞乐的重要史料。

炳灵寺北魏、北周及隋、唐时期的壁画，由于元明以来藏传佛教密宗画的刷新重绘，保存下来的不多。北周壁画仅见于6号窟，窟内四壁千佛下方，以连环画的形式绘出《猴王本生故事》画。从猴王率众猴觅食，到侍卫追捕，猴王舍已救众猴的一系列生动画面，及一种简洁直观的方式表现了佛教慈悲救世的思想。

隋代壁画主要是8窟南、北壁的赴会菩萨和供养人画像。画中的菩萨像头束高髻，巾带飘扬，姿态生动，神情各异。菩萨下方绘男女供养人，男的头戴巾帻或软角幞头，身穿圆领窄袖袍服，脚蹬长靴;女的细腰长裙，头顶结髻，一个个精神饱满，表情虔诚。整幅画面以棕色、石青和石绿为主，色调搭配协调合理，给人一种冷静典雅的视觉感。

在唐代小巧玲珑的佛龛中，还遗留着许多装饰画，其中以23、27、88龛的藻井最为精美，这些藻井以华盖为中心，四边饰以植物纹、云纹、火焰、宝珠、垂幔等，变化巧妙，色泽艳丽，具有强烈的装饰美。

炳灵寺元明时期的壁画数量众多，色彩浓重热烈。内容以密宗修持的题材为主，形象多怪异狰狞。较常见的有诸佛菩萨弟子护法神，及欢喜佛、罗汉、曼陀罗、装饰纹样等。其中以观世音菩萨的各种造型尤为突出，3窟南壁的千手千眼观音和68窟南壁的明代八臂观音都是这一类型的代表作。男、女二天合抱共修的欢喜佛也是炳灵寺藏传佛教壁画中表现最多的一种题材，属于典型的密宗绘画艺术，有大黑天、大威德金刚、胜乐金刚、密集金刚等形象，造型夸张独特，人物动作舞蹈化，动感十足。这些从西藏传来的藏密绘画，在技法上仍然继承了唐宋传统，线条圆润严谨，色彩艳丽，表现手法呈现出丰富、厚重的风格。

除了藏密画外，在炳灵寺元明壁画中还可看到一些汉传佛教的内容和惹人喜爱的世俗人物画。如洞沟5号龛内的一幅大肚弥勒像，身穿汉式袈裟，大肚敞露，席地而坐，笑容率真灿烂。佛周身有六身裸体小儿极尽滑稽之态，与弥勒嬉戏厮耍：有的手拿枝条搔弄佛耳，有的抢过僧鞋戴在自己头上，有的正用劲与弥勒争执一根细索，还有攀伏在佛身上做各种调皮动作的等等。画面活泼轻松，俏皮可爱，若不是弥勒那幅副醒目的大肚皮及其身后的彩绘背光，真可将他看作是一幅尽享人间天伦之乐的祖孙嬉戏图。此外，172窟木阁上的明代木板画涅槃像和供养人画像，线条圆润细密，也是这一时期很有造诣的绘画作品。可见，元明时藏汉两种不同的佛教文化艺术和绘画传统在这里都有体现，并得到了有机统一和完美的结合。

炳灵寺石窟各代所存的壁画，前后跨越一千余年的历史，创作风格在承袭本民族传统艺术的基础上，不断吸收和融合外来的绘画技艺，以一种兼收并蓄、海纳百川的胸襟，用简洁明朗的手法，创作出了大量丰富生动的绘画珍品。这些艺术品虽然是一千余年前的创作，但在今天看来仍然具有强烈的艺术魅力。它与窟内的石雕作品一道，共同构成了炳灵寺石窟丰富璀璨的艺术内涵，是闪耀在黄河之滨的文化瑰宝。