洞窟壁画大部分已脱落，残存壁画集中在正壁、左壁和左券顶，面积约有15平方米。正壁的壁画是一幅《观无量寿经变》。中央为长方形的中堂式佛法会图。法会图中央为阿弥陀佛，两侧为观音菩萨和大势至菩萨。围绕西方三圣，绘四十二身天人。阿弥陀佛头上方悬一华盖，上为乘云而来的十方诸佛，仅有三身，每佛左右有胁持菩萨。最高的虚空里飞翔着“不鼓自鸣”的乐器。三圣和天人的背后是连接的建筑群。西方三圣及天人下方伟九品往生”。七宝水池中央水榭平台上为舞乐场面(已脱落，仅见击细腰鼓和执排箫的伎乐)。池左右各有化生童子三身。池中残存有莲花和仙鹤。最外侧两层楼阁，下层阁中各有一坐佛。中堂式的佛法会图两侧有竖行图案隔拦，图案外是条幅式壁画。右侧壁画已全部损坏，左侧尚存一跪姿妇女观看楼阁，这是“十六观”的局部。由此可以判定右侧壁画应该是“未生怨”左壁残存一列佛和菩萨，从左向右是：坐佛、药师琉璃光佛、文殊菩萨、卢舍那佛、药师琉璃光佛。在第二身药师佛左侧绘七身小坐佛和一身供养者。在第三身文殊菩萨左侧绘十身小坐佛。右壁残存一列佛和菩萨，从左向右是：菩萨(残损严重)、观音菩萨、观音菩萨坐佛。在左券顶的券腹残存九列小坐佛，共一百五十二身。由此可脂原来整个窟顶布满小坐佛。

窟内三面墙壁皆绘有壁画，正面壁画的下方有一坛台，坛台上已无塑像残留的痕迹。从洞窟的形制上看，与以往库车境内的其他石窟寺形制不同，可以排除大像窟、讲经窟、僧房窟、禅窟的可能，这座石窟应当是礼拜窟。礼拜窟的用途有两种：一是用来塑造、描绘佛像，用以纪念释迦牟尼；二是用来礼拜、供奉释迦牟尼的地方。在洞窟附近没有发现僧房窟，因此，洞窟不可能有固定居住的僧侣，只能是善男信女如期做礼拜的地方。

洞窟正面的壁画上绘有西方三圣图，居中为阿弥陀佛，左侧是观音菩萨，右边为大势至菩萨。这幅壁画是依据《无量寿经》内容描绘出的西方极乐世界景象：画面的背景有亭台楼阁，上方绘有祥云朵朵，菩提双树和回环畅游云雾间的飞天像；下方阑台有宝池、玉桥，左为一组乐队，画面上有箜篌、琴、大鼓、筚篥、阮、腰鼓、排箫、琵琶等，构成了一幅西天极乐世界。

洞窟的右壁绘有卢舍那佛、琉璃光佛和文殊菩萨等五尊画像。琉璃光佛又称药师琉璃光如来，也称作大医王佛，《药师本愿经》称琉璃光佛曾发十二誓愿，救助众生疾病，治无名痼疾。卢舍那佛又称大日如来，为密教的本尊。据密教经典称，卢舍那佛身内包含一切世界，能在一切世界中转法轮，调伏众生，法力无边。壁画中卢舍那佛的胸部、腹部、臂部都绘有小佛，尤其是佛膝下双腿各绘有两尊菩萨，双手托盘，盘中有水果等供品，这四尊菩萨均为供养菩萨。从面部和服饰的特征可以看出是以古代龟兹人作为绘画原型的。

卢舍那佛右侧为文殊菩萨，文殊菩萨顶结五髻，表示五种智慧。按中原佛教的排序，他常伺立在释迦牟尼左侧，但在此处与卢舍那佛、药师琉璃光佛并行排列，或许表明与中原佛教微细处的差异。五尊菩萨旁均有汉字榜题，如：“清信佛弟子寇庭俊敬造卢舍那佛”、“文殊师利菩萨似光兰为合家大小敬造”等等。

在右壁的上方绘有千佛，一排排小佛像身着僧衣结跏趺于莲台上。千佛旁可见榜题，如：“妻白二娘造七佛一心供养”、“申令光敬造十六佛一心供养”等。白姓自西汉至唐代是龟兹的大姓，白二娘应是一位龟兹女性，可见当时佛教在龟兹流行之盛。所谓十六佛即十六观，源出《无量寿经》，也就是密教所崇拜的十六尊佛。

洞窟的左壁残损较为严重，已不可辨识。阿艾石窟内的壁画残损三分之二，现存的壁画部分画面及榜题漫漶不清，其中，正面壁画曾遭人为破坏。壁画西方三圣及围绕三圣旁的圣众、供养菩萨顶髻与项间绘画的珠环、缨络均有剥离的痕迹，手臂上绘画的金钏、玉镯也都刮削殆尽，就连阑台下的供养菩萨也未能幸免。从这幅制作精美、用料讲究的壁画来看，被盗剥的部位可能是金属制成的绘画饰料，甚至有可能是敷贴的金箔，幸运的是盗窃者意在石窟中寻宝掠财，壁画才得以残留。石窟中壁画的剥落与气候环境及岩层的结构影响有关，石窟似乎没有受到战火的洗劫。

经变画流行于唐代，经变画的佛教绘画内容与唐代盛行净土宗有关，净土宗倡导信念虔诚，持念佛号即可往来净土，那净土便是西方极乐世界。石窟中已出现密宗崇拜，密宗于唐代开元初期传入中原，由于其深奥难测被称作密教，一窟之中兼蓄佛家两个宗派，这在库车现今发现的早、中期石窟壁画中也是极为少见的。

左壁的佛和菩萨侧旁保存竖写墨书榜题：第一身坐佛右侧上方榜题已漫漶不清。第二身药师琉璃光佛右侧上方榜题魏清信佛弟子行官年五月十五是拜。第三身文殊师利菩萨右侧上方榜题魏文殊师利菩萨似光兰为合家大小敬造。第四身卢舍那佛右侧上方榜题魏清信佛弟子寇庭俊敬造卢舍那佛。第五身药师琉璃光佛右侧上方榜题魏清信佛弟子寇庭俊敬造药师琉璃光佛。在券顶的小坐佛间尚存竖写墨书小榜题十七条。可识别的内容是：清信裴心喉傅佛供养彭敬造佛供养梁信敬造十方佛一心供养造千佛一心供养申令光敬造十方佛供养李光晖造十方佛一心供养寇俊男善爱造七佛供养女造七一心供养赵王造上七佛供养寇七佛供养寇俊男善爱七供养妻白二娘七佛一心供养在左壁第四身卢舍那佛右侧下方用硬器刻写有两列题记：第一列：白光□。第二列：乙巳年五月十五日。在清理洞窟积土时，还出土了一批遗物，有壁画碎片、石雕佛像、泥质塑件、石雕残件、木器、麻絮、羊毛等。

阿艾石窟是由汉人开凿修建的，而且是由多姓的群体集资兴建。榜题中有“行官”的官职。按唐代官职级别，行官是镇、州、府下属的“差遣出行办事的吏员。”在左壁佛、菩萨侧旁的榜题中两次出现了“寇庭勘的名字，在券顶千佛侧旁的小榜题中两次出现了寇俊男的名字。因此，寇姓人可能地位最高，是开窟的大户，寇庭俊也许就是“行官”。除寇姓外还有八个姓氏，都属较下层的人士。总的看来，阿艾石窟是一群中下阶层的官吏和普通的百姓(或为工匠)联合开凿的佛堂。这与上述阿艾石窟周围有众多的炼铁、炼铜的手工业和屯驻守军大有关系。榜题中的“妻白二娘”和“裴心喉”非常引人注目。白姓是龟兹人的国姓，白二娘应是龟兹本地人，这条傍题紧在寇俊男之后，推测是寇俊男的妻子。裴姓乃疏勒的国姓，从此可以得知在龟兹有疏勒人居祝以上，给我们透露着龟兹地区有龟兹人与汉人通婚的事实。同时也反映出新疆各民族杂居的现象。

阿艾石窟的壁画出现的佛有：阿弥陀佛、卢舍那佛，药师琉璃光佛。菩萨有：文殊师利、大势至、观音。在题记中多次出现“七佛”、“千佛”、“十方佛”等。正壁绘有大型《观无量寿经变》。阿艾石窟反映的完全是汉地大乘佛教的净土思想。净土思想在唐代有较大的发展，尤以“西方净土”和“东方净土”最为重遥在敦煌莫高窟，《观无量寿经变》与《药师经变》常为对称布局。在阿艾石窟虽没有《药师经变》，但在左壁上保存两身药师琉璃光佛，表明药师佛也是阿艾石窟中的重要尊像。信仰药师佛被认为可“致福消灾”和逃避“九横死”，所以它更贴近普通平民百姓。二十世纪初，日本大谷探险队曾在库车获得汉文《药师经》，可见药师信仰在安西流行一时。

由于有关纪年的榜题均已毁坏和漫漶不清。故阿艾石窟的确切年代无从知晓。但一条刻划的“乙巳年五月十五日”，给我们提供了考察阿艾石窟年代的线索。这条题记刻在壁画白灰层之上，显然是后来刻上去的，很可能是洞窟已经放弃后刻的。根据壁画内容、画面特点和榜题分析，阿艾石窟是唐代所建是没有问题的，再根据唐朝与龟兹的关系，阿艾石窟的开凿与安西大都护府设在龟兹，有极为密切的关系。参考克孜尔石窟有贞元十年、库木吐拉石窟有建中六年的刻记，初步推测阿艾石窟的“乙巳”年很可能是唐敬宗宝历元年(公元825)，由此我们初步推定阿艾石窟为盛唐时期开凿的洞窟。

阿艾石窟的壁画样式、绘画风格、绘画技法等都是来源于敦煌。可以说是敦煌莫高窟盛唐佛教艺术的移植，是敦煌佛教艺术西传的重要实例，也是唐代中原与新疆政治、经济、文化和军事等密切关系的历史见证，因而阿艾石窟的发现具有重要的意义。

阿艾石窟是典型的汉风洞窟，其内容则宣扬的是汉地大乘佛教的思想。其佛教思想即有西方阿弥陀信仰，又有东方净土药师佛、卢舍那佛信仰及文殊、观音菩萨信仰，呈多元化的信仰趋势。从石窟壁画所呈现的内容多元化的宗教信仰来看，阿艾石窟建于唐代显庆三年（公元658年）安西都护府移住龟兹后的历史时期。当时的安西地区唐朝军民有三万多人，很多的内地僧人和工匠也来到这里，他们成为汉地大乘佛教思想在龟兹地区传播的条件。在汉民族传统文化的影响下，这一时期龟兹石窟壁画艺术以唐风为主并杂糅当地的绘画艺术，使汉传大乘佛教在龟兹地区兴盛起来。

阿艾石窟单独开凿在峡谷中，从石窟的形制，呈多元化的信仰，众多的供养人题记，并结合唐代上元元年（公元784年）后，龟兹地区受吐蕃的侵扰，与中原的联系中断，社会动荡不安的现实，说明它是安西地区军民为祈求平安而捐资自建的石窟。通过石窟壁画中的西方净土极乐世界内容以及多达两身的观世音菩萨和药师佛信仰，更真切地反映了安西军民祈求人身健康、平安、吉祥的愿望，阿艾石窟成为他们寄托心灵的圣堂。

阿艾石窟的艺术风格完全是受距西域最近的敦煌莫高窟的影响。隋代至盛唐是莫高窟的繁盛和辉煌时期，也是莫高窟造窟最多时期。从壁画艺术讲，莫高窟唐代前期壁画从内容到形式都有了划时代的变化。其中经变画的成熟是最显著的成就。莫高窟的经变画是在隋代雏形的基础上发展起来的。经变画是一部经绘制一幅壁画的巨型结构。唐代前期经变画主要有：《阿弥陀经变》、《法华经变》、《观无量寿经变》、《弥勒经变》、《维摩诘经变》、《东方药师经变》、《涅变》等。阿艾石窟的《观无量寿经变》与莫高窟的《观无量寿经变》非常相似，后者是前者的范本。敦煌莫高窟盛唐时期有《观无量寿经变》二十余铺。其171、172、148窟的《观无量寿经变》场面最大、绘制的最精美，是该类壁画的代表。阿艾石窟的《观无量寿经变》与这些窟的壁画有许多相同之处。首先，总体构图是采用了“中堂”配左右条幅的方式。在中央的净土下边绘“九品往生”，形成了凹字形。这是敦煌创造的一种独特的构图形式，“是艺术家惨淡经英出新意于法度之中而创造出来的。”中堂配左右条幅，应是中原流行的一种艺术形式，但作为佛教石窟壁画的构图形式，恐是敦煌的首创。根据敦煌盛唐时期《观无量寿经变》的构图模式，也可以为阿艾石窟的年代划分提供对比的依据。阿艾石窟壁画的人物造型，也完全是敦煌莫高窟的翻版。敦煌唐代人物一改北朝时期富于想象和夸张的风格，而是注重写实。人物造型与现实生活非常贴近，真实反映了唐代社会生活的面貌。敦煌唐代人物造型“以比例适度、面相丰腴、体态健美、庄严沉静为造型风格特点。”宋代董论唐代绘画时有一段论述：“人物丰浓，肌胜于骨，……此固唐世所尚，尝见诸说太真妃丰肌秀骨，今见于画亦肌胜于骨，昔韩公言曲眉丰颊，便知唐人所尚以肥为美。”所记的就是盛唐然成风的社会审美风尚。敦煌壁画和出土唐代文物中的人物莫不如此。阿艾石窟的人物造型与此毫无二致。

隋唐中原佛教艺术造型上的另一个特点是菩萨都具有女性的风韵。菩萨本无性别，裸露的上身为男性的胸膛，但意态婉约，神韵妩媚，颇具女性风姿。菩萨高盘发髻，佩带宫嫔的钏饰，身着贵妇人的罗裙，帔锦帛，一副娇媚的姿态。唐代画家韩干在长安道政坊宝应寺画佛画“寺中释梵天女，悉齐公妓小小等写真也。”宋道成论曰：“造像梵相，宋齐间皆唇厚鼻隆目长颐丰，梃然丈夫之相。自唐来笔工皆端严柔弱似妓女之貌，故今人夸宫娃如菩萨也。”阿艾石窟壁画中的菩萨都具有这些特点。《观无量寿经变》中的四十二身菩萨，个个丰面硕腮、身姿婀娜、体态绰约，头饰、服装都与敦煌盛唐壁画一样。特别是“九品往生”中三身菩萨着罗裙、披帛带，宛如姗姗而行的丽人。阿艾石窟两侧壁的文殊菩萨、观音菩萨也颇具上述的柔媚风韵。尤其是左侧壁坐在莲座上的文殊菩萨，身躯微侧，肌肉白瓞手指纤细宛然一身秀丽的倩女。唐代菩萨的饰物，璎珞、项环、臂钏华贵繁褥。阿艾石窟两侧壁的菩萨的项环下接连圆形宝珠饰物，与敦煌103窟《法华经变》中的菩萨所饰完全一样。唐代佛教壁画采用传统的中原线描法，莫高窟唐代壁画的线有起稿线、定型线、提神线和装饰线等。阿艾石窟壁画的线描使用的就是敦煌的线描技法。特别是定型线运用的十分流畅。右壁的观音菩萨的衣纹线条用笔洒脱，气韵贯通，具有相当的功力。

阿艾石窟壁画敷彩的主体格调比较淡雅。《观无量寿经变》人物的头冠和项环可能是敷金，已被后人剥掉。佛和菩萨的头光有白色和石绿两种，帔帛用较淡的石青，只是少数菩萨的裙裤用赭石色勾勒，总的色调以石绿占主导，显得素淡平和。经变画的建筑是用赭石色画出窗框和拦。整个经变画的格调与敦煌莫高窟112、148、166、217窟非常近似。可能阿艾石窟壁画没有使用银珠一类可以氧化的颜料，没有肌肉发深色的人物，但是与敦煌唐代壁画人物肌肉晕染方法是相同的。另外，阿艾石窟壁画使用了敦煌式的叠晕方法。左壁药师佛身上的衣纹就是同一色相的不同色度的多层叠晕。

阿艾石窟壁画与敦煌莫高窟壁画相似之处还有许多。如“不鼓自鸣”乐器里的阮咸、筝、鼓等都与敦煌的乐器毫无二致。经变画中的团花纹饰图案是敦煌莫高窟唐代最流行的图案。再如敦煌唐代绘画采用的轮廓线描，产生透明效果，这在阿艾石窟壁画的菩萨头光和药师佛的透明钵上都可以看到。阿艾石窟药师佛的透明钵与敦煌莫高窟等322窟药师佛所托的钵以及第334窟的“化菩萨”所托的透明钵有异曲同工之妙。阿艾石窟壁画中的一身卢舍那佛特别引人注目。其袈裟上绘出法界图像，表现“三界六道”的内容。最上部左肩绘一钟，右肩绘一鼓，象征晨钟暮鼓时间流逝。胸前绘五身“天人说法”。腰部绘香水海中四条龙托起须弥山和大地，左右有日、月悬空，下方绘出一匹白马。两膝绘圆轮，内有天人与武士。左臂从上至下为结跏趺坐的天人、阿修罗、白象。右臂仅见一结跏趺坐的天人和半身白马。与阿艾石窟相似的卢舍那佛，在库木吐拉第9窟有一身(现已模糊不清)，其年代与阿艾石窟接近。敦煌莫高窟卢舍那佛像重要的有两处，北周第428窟的卢舍那佛最著名。另一身在盛唐的446窟。收藏在大英博物馆的敦煌绢本《报恩经变》中亦有一身卢舍那佛坐像。佛袈裟上也是绘出“三界六道”，以须弥山为中心，围绕绘出佛、天界、人间、地狱等。尽管内容布局与阿艾石窟有较大的差异，但以须弥山为中心是共同的。据学者研究，在中国河西地区发现的卢舍那佛均是以须弥山为中心。在龟兹本地的石窟壁画里，如克孜尔石窟第17窟有一身绘满天人和头光、身光有列佛的立佛，许多学者都认为其是卢舍那佛。它与临近的阿艾石窟的卢舍那佛迥然不同。在新疆的和阗与焉耆地区也有卢舍那佛壁画发现，但都与阿艾石窟的卢舍那佛造型大相径庭。因而阿艾石窟的卢舍那佛属于敦煌佛教艺术系统。

阿艾石窟的洞窟形制没有象库木吐拉的汉风洞窟与大多采用龟兹中心柱式形制，而是采用敦煌唐代流行的平面方形窟。库木吐拉石窟汉风洞窟龟兹风的洞窟毗邻而存，洞窟形制多因地而宜地采用了龟兹的中心柱式洞窟，因而壁画的布局就因窟形而设了，与敦煌莫高窟的壁画布局大不相同。阿艾石窟的壁画布局与敦煌唐代的方形纵券顶的布局相接近。库木吐拉石窟也有这样的窟形，如第11、14窟就与阿艾石窟完全相同，壁画布局也一样。阿艾石窟和这两个窟可以认为是从敦煌唐代洞窟形制借鉴来的，同时也吸收了龟兹方形窟的建筑特点。