炳灵寺石窟位于黄河右岸的小积石山的大寺沟西侧的崖壁上,至今仍得以相当完整地保存着。炳灵寺的所在地理位置，地处古代中西交通要道“丝绸之路”陇西段的一条支线上。佛教徒在炳灵寺建寺开窟及造像活动，在西晋时便已开始。“炳灵”，是藏语“十万佛”的音译，意译相当于汉语的“千佛山”、“万佛洞”。
炳灵寺石窟的正式营建始于西秦建弘元年（420年），后历经北魏、北周、隋、唐，不断进行开凿修造，元明时期仍有修妆绘饰。现存窟龛183个，共计石雕造像694身，泥塑82身，壁画约900平方米，分布在大寺沟西岸长约200米，高60米的崖面上。石窟以位于悬崖高处的唐代“自然大佛”以及崖面中的众多中小型窟龛构成其主体，其中唐窟占三分之二以上，共计20窟，113龛。
