五代和宋时期的洞窟现存有100多个，多为改建、重绘的前朝窟室，形制主要是佛坛窟和殿堂窟。从晚唐到五代，统治敦煌的张氏和曹氏家族均崇信佛教，为莫高窟出资甚多，因此供养人画像在这个阶段大量出现并且内容也很丰富。塑像和壁画都沿袭了晚唐的风格，但愈到后期，其形式就愈显公式化，美术技法水平也有所降低。这一时期的典型洞窟有第61窟和第98窟等，其中第61窟的地图《五台山图》是莫高窟最大的壁画，高5米，长13。5米，绘出了山西五台山周边的山川形胜、城池寺院、亭台楼阁等，堪称恢宏壮观。
高窟现存西夏和元代的洞窟有85个。西夏修窟77个，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。元代洞窟只有8个，全部是新开凿的，出现了方形窟中设圆形佛坛的形制，壁画和雕塑基本上都和西藏密宗有关。典型洞窟有第3窟、第61窟和第465窟等。
1900年，在莫高窟居住的道士王圆箓为了将已被遗弃许久的部分洞窟改建为道观，而进行大规模的清扫。当他在为第16窟（现编号）清除淤沙时，偶然发现了北侧甬道壁上的一个小门，打开后，出现一个长宽各2。6米、高3米的方形窟室（现编号为第17窟），内有从4世纪到11世纪（即十六国到北宋）的历代文书和纸画、绢画、刺绣等文物5万多件，这就是著名的“藏经洞”。
藏经洞的内壁绘菩提树、比丘尼等图像，中有一座禅床式低坛，上塑一位高僧洪辨的坐相，另有一通石碑，似未完工。从洞中出土的文书来看，最晚的写于北宋年间，且不见西夏文字，因此可推断藏经洞是公元11世纪时，莫高窟的僧人们为躲避西夏军队，在准备逃难时所封闭的。
莫高窟藏经洞是中国考古史上的一次非常重大的发现，其出土文书多为写本，少量为刻本，汉文书写的约占六分之五，其它则为古代藏文、梵文、齐卢文、粟特文、和阗文、回鹘文、龟兹文等。文书内容主要是佛经，此外还有道经、儒家经典、小说、诗赋、史籍、地籍、帐册、历本、契据、信札、状牒等，其中不少是孤本和绝本。这些对研究中国和中亚地区的历史，都具有重要的史料和科学价值，并由此形成了一门以研究藏经洞文书和敦煌石窟艺术为主的学科——敦煌学。
敦煌自古以来就是丝绸之路上的重镇，一度颇为繁华，周边石窟寺亦颇多。除了莫高窟，还有西千佛洞、榆林窟及东千佛洞等，共同组成了敦煌石窟群，其中西千佛洞和东千佛洞通常被看作是莫高窟和榆林窟的分支。西千佛洞位于莫高窟西南30余公里的党河北岸崖壁上，呈东西向排列，全长2。5公里，现存北魏、北周、隋、唐、五代、西夏、元的洞窟22个、壁画约800平方米、彩塑34身，它的洞窟形制、塑像和壁画的题材内容、艺术风格均与莫高窟十分相似，但由于历史上的保护不周，残损坍塌较甚。
1950年，研究所改名为敦煌文物研究所，依然由常书鸿主持，到1966年以前，已加固了约400个洞窟，抢修了5座唐宋木构窟檐，并将周边10余平方公里划定为保护范围。1984年，中国政府进一步将敦煌文物研究所升格为敦煌研究院，充实了科技力量，开展治沙工程，积极利用数字化技术和其他技术来加强保护工作。由于呼吸产生的二氧化碳对壁画会产生潜在性的破坏，造访莫高窟人数增加，因此对日常参观人数加以限制。莫高窟堪称世界最大的艺术宝库之一。
现存已编号洞窟492个，存有北凉至元代的壁画4。5万多平方米。壁画内容有佛像、佛经故事、古代神话，供养人、装饰图案。金碧辉煌，绚丽夺目。画面如按2米高排列，可构成长达25公里的画廊，是我国现存规模最大、内容最丰富的石窟壁画。它与雕塑、建筑组成艺术的综合体，成为举世闻名的艺术宝库。
莫高窟在今甘肃敦煌城东南25公里的鸣沙山与三危山之间的断崖上，所占崖面全长1618米，绝大部分洞窟分布在南段长约1000米的地段内，仅有少量在崖壁的北端。莫高窟开凿于十六国时期前秦建元二年（公元366年），一说是东晋永和九年（公元353年），历经了前秦、北凉、西魏、北周、隋、唐、五代、宋、西夏、元、清等朝代，共留存大小洞窟491座，塑像2400多躯。莫高窟采用木构建筑，现多已毁灭，仅存唐宋时期的木构窟檐5座。这些塑像、窟檐和45000余平方米的壁画一起，构成了完整的敦煌艺术。
虽然早在20世纪初就有罗振玉、王国维、刘半农等人在北京、伦敦、巴黎等各地收集、抄录敦煌文献，但对莫高窟的真正保护开始于1940年代。1941年至1943年著名画家张大千对洞窟进行了断代、编号和壁画描摹。敦煌自西汉起即为西域重镇，“丝绸之路”的畅通也使得中国和中亚及西方诸国的商业、文化交流得以发展，佛教和佛教艺术即是循此路线，经敦煌传入中国的。公元四世纪，中原战火不断，河西地区则相对安定；因此，从内地去的僧人在此开始了石窟的营建。