石窟开凿在大寺沟两端的红色砂岩上，始建于西秦，历经北魏、西魏、北周、隋、唐、元、明、清各代扩建，规模庞大。全窟分为上寺、洞沟、下寺三处。上寺曾被焚毁，仅存几座佛像。下寺现存34窟、14龛；内有石雕像694尊，泥塑82躯；石雕、泥塑塔5座；壁画900平方米。炳灵寺是中国十大石窟之一。