莫高窟现存隋窟70余洞，唐前期窟120余洞，居各时期造窟之冠。
隋代先是继续开凿中心柱窟，其形制与北周窟大致相同，只是多将中心柱改造为须弥山式，呈倒塔形；以后又取消倒塔，将中心柱发展成佛坛；再后更取消佛坛，直接修建正(西)壁开龛或西南北三壁开龛的覆斗顶方形窟，或人字披顶方形窟，使洞窟更接近于中国传统建筑——殿堂，这种窟也叫做“殿堂窟”。
唐代洞窟制进一步中国化，中心柱窟和人字披顶窟已经很少见了，殿堂窟成为最普遍的窟形。唐窟一般都分前后室，前室平面多为横长方形，据文献记载室外还多修有木构建筑，从远处望去异常宏伟，堪称沙漠戈壁中的神迹。洞窟后室，即主室的平面则呈方形，窟顶为覆斗藻井，窟内宽敞开阔，活动空间很大，可供众多信徒同时巡礼瞻仰，礼拜斋会，因而唐代以后的莫高窟更成了当地群众的一个重要活动场所。
殿堂窟一般都是在正壁开龛塑像。隋代继承并发展了北朝彩塑中的群塑形式，窟内塑像多以佛为主尊，二弟子、二菩萨或四菩萨为胁侍，由三至七身塑像组成一铺，十分壮观。隋代绘塑的技法也更加成熟，非常注意突出人物的个性特征，同时人物细部的处理也更精致繁丽，北朝塑像的阶梯式衣褶已发展成贴体流畅的衣纹，胸臂等处加上了璎珞装饰，有些佛像还进行了装金，愈显富丽雄伟。
隋开第427窟集中体现了隋代的彩塑艺术成就。这是隋代开凿的规模最大的洞窟，分作前后两室，后室仍然保留着早期中心方柱的形式，柱前塑一铺一佛二菩萨立像，左右两侧和后面各塑一铺一佛二弟子的说法像，南北壁又各置一铺一佛二菩萨立像。洞窟前室中的塑像则为对称的金刚力士和四大天王，天王脚下踩踏恶鬼。
这样，全窟中共安置了28身塑像，济济一堂，但并无拥挤之感，重层完美的巧妙设计改变了观者的视觉，使人进入窟内仍觉宽敞豁亮，回旋自如。
唐前期彩塑在隋代30多年努力探索的基础上取得了更高的成就。这一时期完全采用圆塑的方式塑造人物形像，技法上也有了重大突破，更加注重写实和接近现实生活，在人物性格和内心世界的刻画上愈益细腻生动。
唐代彩塑最主要的形式依然是整铺的群像。艺术家们既注意群像组合在一起的整体效果，又重视单个塑像的独立风采，使它们在谐和一致的同时又能做到个性鲜明。
群塑中最常见的是说法像，一般一铺七身至十余身，以佛为中心，成对的弟子、菩萨、天王、力士为胁侍，并常配有胡跪的供养菩萨像。
盛唐第45窟主室正壁敞口平顶完内的一铺说法像十分精美。群像的正中是结跏趺坐的释迦牟尼佛，螺发高耸，慈目低垂，面相丰圆，嘴角内敛，突出了佛的雍容端庄。坐佛身躯比例适度，通肩袈裟衣纹流畅，绘塑技法已臻完美。
佛的近侍是两大弟子。迦叶老成持重，脸庞方正，眉头整起，两颊下陷，嘴唇紧闭，颈骨瘦削，裟婆简朴，举手作印，面部表情庄重肃穆。似乎正在冥思苦想，给人一种沉稳练达、刻意求索的感觉。与迦叶相对的阿难则年轻俊逸，他脸型丰圆，弯眉舒展，修目微张，嘴角略翘，衣饰华美适度，两手自然合于腹前，神态恬淡温婉，给人以聪颖谦和，随缘恭顺的印象。这两尊塑像造型有别，情态各异，很好地突出了两大弟子截然不同的性格，不但是唐代弟子像中的上品，也是莫高窟雕塑艺术中的佳作。
迦叶、阿难外侧是两尊胁侍菩萨。迦叶身旁的一躯面相丰腴，莹洁如玉，只见她秀眉入鬓，细目低垂，隆鼻小巧，朱唇翕合，头部稍稍内倾，神情庄静娴雅。菩萨上身半裸，颈胸彩饰璎珞，左手自然下垂，右手稍稍抬起，腰肢轻扭，配以微侧的头部，使体态呈“S”形，优柔妩媚。菩萨下身穿锦裙，裙上的织锦图案繁花点点，衬托出菩萨的青春艳丽，呈波浪纹下垂又系结于腰际的种种饰物勾勒出了菩萨修长优美的腿形。整尊塑像丰满圆润，线条流畅，既肥美雍容，又风姿绰约，与其说是佛国的胁侍，毋如说是仙界的美女。
与婉约的菩萨形成鲜明对比的是她身旁孔武健壮的金刚力士。力士浓眉粗重，圆目怒瞪，鼻翼奋张，嘴阔欲吼，神情刚毅、威猛，身上穿的铠甲、腿上裹的行滕，和叉腰攥拳，脚踏恶鬼的体态都很好地体现了他雄健强悍的赳赳武夫气概。而天王力士脚下的小鬼愁眉瞠目，鼓腮咬牙，手撑地面，曲身抬腰，努力想扛起金刚的右脚，其惨烈不支正反衬出了天王的英勇无比威慑四方的力量。
除表现说法像之外，唐代彩塑中还有一种表示涅梁像的群像，以盛唐第148窟最为宏伟壮丽。此窟是大历年间(766～779年)李太宾开凿的功德窟。窟主在洞窟主室后部修建了一座大型佛坛，坛上塑长达16米的释迦涅架像一身。佛旁环绕侍立着72身举哀像，分别为佛的姨母、弟子、天人、各国王子等。塑像之多较为稀见，是唐代规模最大的群像。塑像的后面还绘有大型经变画《涅迦变》。因而，本窟当是石窟建筑、彩塑、壁画三者有机结合的莫高窟艺术中的珍品。但非常可惜的是，清人已对这组群塑进行了改塑、重妆，完全破坏了唐塑的艺术风格。
除群塑外，唐前期莫高窟彩塑的成就还表现在巨型大像的雕造上。武则天上台后，于延载元年(694年)敕令薛怀义等造夹芝大像，受这股崇佛风气的影响，第二年敦煌地区的灵隐禅师和阴祖居士等共同出资兴造了莫高窟最高大的佛像。这尊像所在的石窟现编号为初唐第96窟，为通顶大佛窟，窟内像高33米，上盖多层佛楼以遮蔽风日，只可惜这尊像也已经晚唐、宋初及清代一再重修，仅佛头还保存着初唐丰满圆润的旧貌，其他部位已不见唐风了。
唐前期修造的另一尊大像是今编盛唐第130窟中的善跏坐弥勒像，此像因位居上述第96窟巨像之南，而被习称为“南大像”，第96窟之像则称“北大像”。南大像是开元九年(721年)前后僧人处谚和乡人马思忠等修造的，现在除右手为后加的外，其余部位基本保存了原状，使我们得以真切目睹雄伟壮丽的盛唐风范。南大像全高26米，塑造这样的大像要在开窟时预留石坯以作骨架，然后再敷泥塑绘。塑造此像时雕塑家们为照顾视觉效果，有意加大了佛头的比例，并夸张处理了五官，巧妙地利用光影，使站在下面仰视的观者能够看清佛的眉目、神态，感悟到佛的威严与仁厚。这尊塑像曲眉丰颐，神情庄重，身躯健硕，仰视时比例适度，伟岸雄浑，是盛唐气象的集中体现。大像所在的洞窟下大上小，呈方锥形，与佛像形体正相适应，使佛像显得很稳重。
隋与唐前期彩塑与壁画关系密切，壁画常作为塑像的补充，与塑像共同表述某一内容，形成一个有机的整体。如要表现十大弟子时，往往塑出知名度最高的迦叶、阿难，其他八位则画在他们附近。这样既做到了主次分明，错落有致，又省工省时，在不影响效果的前提下，避免了因塑像太多可能造成的壅塞压抑的感觉。
这一时期壁画自身的发展也很快。隋初壁画多承袭北周余绪，内容多为千佛、佛传和本生故事。全国统一后，随着南北佛统、艺术的融合，经变画的比例逐渐加大，出现了《阿弥陀经变》《弥勒经变》《药师经变》
等宣传净土思想的佛经变相，和《法华经变》《维摩洁经变》《涅槊经变》等宣传大乘佛教哲理的经变，其规模虽然还不太大，却已为唐代壁画艺术的大发展打下了基础。
进入唐代以后，莫高窟的壁画也进入了内容丰富、形式多样的新时代，展现了多方面的艺术成就。
从题材内容上看，这一时期的莫高窟壁画可区分为佛像画、经变画、佛教史迹画、供养人像和装饰图案等5大类。
佛像画中突出的变化是一些佛、菩萨从说法图和经变画中独立出来，单独成画。随着净上思想的广泛传播，观世音和大势至两大菩萨的地位越来越高，为他们专门绘制的壁画日益精致富丽。同时佛的另外两大胁侍菩萨文殊和普贤也独立出来，被左右对称地画在佛龛帐门的两侧。画中文殊跨青狮，普贤乘白象，前后有天人簇拥，两位菩萨已成中心人物。
唐代壁画中发展最快的是经变画。经变画是依据佛经描绘而成的图画，经过隋代的探索，唐代的经变画已不再是简单地将佛经中的主要人物翻录为图像，而是对佛经进行敷演，形成情节生动，内容丰富的故事画。在充实内容的同时，经变画的形式也在逐步完善，到贞观中期便趋于成熟，形成了一部经一壁画的巨型结构，规模庞大，气势恢宏，结构严谨，色彩艳丽。
唐前期经变画中最为常见的是《阿弥陀经变》，又称《西方净土变》，这是根据《佛说阿弥陀经》敷演而成的，极力渲染了佛国世界的富丽豪华：画中阿弥陀佛趺坐莲台，四周圣众环侍，舞伎献歌献舞，天乐不鼓自鸣，仙鸟上下翻飞，宝池碧波荡漾，池中莲花盛开，池畔楼阁耸峙，一派繁盛祥和的幸福景象。