石窟群依山而凿，座北向南，南临黄河，北靠双龙山及古长城，主要有石空寺窟（也称万佛寺）、灵光洞、万佛洞、百子观音洞四窟。

　　灵光洞，高4.5米，深8.9米，宽5.9米，为复斗状，里面塑有地藏王菩萨。

　　万佛洞，高4米，深8.2米，宽6米，里面塑有佛像、罗汉，顶上塑有许多小佛像，神态各异，栩栩如生，庄严肃穆，慈悲安祥。

　　百子观音洞，高2.5米，深1.5米，宽2米，塑有百子观音。其次还有福禄寿三星洞，高1.9米，深1.9米，宽3.2米，里面有壁画。

　　三清洞，高4米，深5.7米，宽6米，也就是现在的大雄宝殿的左右陪殿。

　　玉皇洞，高3米，深4米，宽5.7米。

　　无量洞，高3米，深2米，宽4米。

　　中寺便是九间没梁奇洞，它是整个石窟的中心，曾被收录在《中国名胜古迹大辞典》中。这个洞宽敞宏大，宽12.5米，高约25米，进深7.24米，上面有三个大佛龛，正中的大龛为一铺五身群像，本尊是石胎泥塑的释迦牟尼佛座像，高5米，螺髻，圆脸，长眉大眼，耳垂至肩，袒胸盘膝，身穿红色袈裟外衣，仪态雍容温和慈祥，左右的两菩萨，头戴花冠，颈佩璎珞，袒胸露背，腕戴钏镯，着贴身长裙，系彩色腰围，脸部丰满，长眉大眼，鼻子微微隆起，额下有条弧线，额的正中眉宇间点有一颗红色吉祥痣。造型似盛唐时期，形态妩媚动人。后壁为光焰光环，两旁则有彩色壁画，从脱落部分观察，壁画有里外两层，说明此窟重修过，外层绘有佛经故事，如迦叶渡海等人物造型，色彩运用、气氛渲染等方面都表现出较高的艺术手法。里层时代更早，从色调来看，与敦煌唐代彩绘相似。窟顶绘有彩色西番莲花图案的藻井，窟底为方砖铺地，可站三百人礼佛。还另有娘娘洞、药王洞、龙王洞、睡佛洞等。

　　自明代起，许多文人、官吏盛赞：“石空大佛寺石壁峭立，中空如陶穴。……每夜僧人燃灯，远望如星悬天际。……古洞仰观山拥北，洪涛俯瞰水流东……”。“洞壑嵌空最上乘，翠微台殿控金绳；平空错落悬星斗，知是花龛礼佛灯”。“叠嶂玲珑竦石空，谁开兰若碧云中？僧闲夜静燃佛灯，遥见青山一点红”。“健足临高阁，披云上佛台。河流环地曲，梵刹倚山开。树隐烟光含，风鸣雨势来。僧闲留客久，茶热劝添杯”。把石空大佛寺的盛况夜景描绘的淋漓尽致。

　　石空大佛寺石窟以前规模很大，有楼阁式山门，天王殿、韦驮殿，两旁还有钟鼓楼，山门曾有一副古对联写道：“座下莲华压倒西湖六月景，瓶中杨柳带来南海一枝春”。

　　文革中，地面建筑物被毁，石窟被流沙埋没。1983年，石空大佛寺基本被清理出来，清理出埋在沙子下面多年的上寺和有考古科学价值的彩塑像100余尊，使唐代丝绸之路－－灵州道上的珍贵文物重放光彩。每年四月初八，各地香客信徒都云集而来，拜佛、看戏、经商、游览，人山人海，热闹非凡。