11世纪初，西北地区的党项族兴起，后来他们的首领元昊建立了西夏政权。大约在1036年，西夏打败归义军，占领了瓜州和沙州。
西夏占领瓜州后，先在瓜州设置了“西平军司”，在沙州设置了“沙州经略使”，负责管理这一地区事务。西夏政权存在了近200年，从地理位置上看，它正处在各族政权的中心，其独特的文化在西北各民族的历史上是十分引人注目的，在西北众多的民族之中，受汉族文化影响最深的也当是党项族。
西夏在莫高窟的早期做法是改修前代洞窟，壁画酷似归义军时代后期的“绿壁画”，石绿底色上十分醒目地排列着许多肉体变墨的佛像，给人一种特有的冷清感觉。中期由于丝绸之路的再次通畅，其画风受甘州和西州回鹘画风影响较大，壁画上的人物造裂和装饰纹样，十分类似伯子克里克石窟的壁画。佛、菩萨与僧侣供养人像的造型都矮而丰腴，鼻隆额满。由于制笔用长锋硬毫，线描匀洁。但笔端起落收敛变化较少，使人感觉装饰味浓，而生动的画意有所欠缺。晚期，由于密宗在西夏盛行，藏式佛画也随之开始流行。同时，辽、金、南宋的画风也都传入西夏，在莫高窟的第97、491等窟都可明显地看出来。
西夏文化在我国各民族文化交流史上占有重要的地位，它把汉、党项、藏、回鹘、契丹、女真等各族文化融于一体，使其展现出一个崭新的面貌，大大推动了中华民族文化的发展。
现存西夏时期的石窟有：第6(重修)、16(重修)、27(重修)、29、30、37、38、69、70，78、81、83、84、87、88、97、140、142、151、164、165、169、206(重修)、207、223、224、229、233、234、239、245、246、252、263(重修)、Z65、281、291，306，307、308、309、310、324、325、326、327、328(重修)、330，339(重修)、344、345(重修)、347、348、349、350、351、352、353、354、356、363、365(重修)、366、367、378、382、388(重修)、389(重修)、395、399、400、408、409、415、418(重修)，420(重修)、432(重修)、437(重修)，450、460(重修)、464、491窟。