始建于西秦建弘元年（420）的炳灵寺，是首批全国重点文物保护单位之一，与莫高窟、云冈石窟、龙门石窟、麦积山石窟等并称为中国十大石窟。炳灵寺最早称为“唐述窟”，唐代称“龙兴寺”、“灵岩寺”，北宋始称“炳灵寺”。“炳灵”为藏语“仙巴本郎”的音译，意为“十万佛洲”。炳灵寺由上寺、下寺、洞沟、野鸡沟和佛爷台等部分组成，包括石窟、雕刻、壁画、寺庙等，为一处重要的佛教艺术胜迹。
炳灵寺石窟肇建于十六国时期的西秦，历经北魏、北周、隋、唐、宋、西夏、元、明、清，各代都有开凿和修缮，现存窟龛216个，以下寺最为集中。下寺窟龛分布在白垩系河口群砂砾岩峭壁上，南北长约1km，濒临黄河，地势险要，气象壮观。下寺现存窟龛195个，形式近似于云冈、龙门，但佛龛多做覆钵式塔形，为其他地方所少见，非常独特。
炳灵寺石窟现存壁画1000 m2左右。169窟西秦时代维摩诘像是目前国内现存最早的维摩诘像，同窟女供养人像风格极似东晋顾恺之《女史箴图》、《洛神赋图》风格，艺术价值极高。8窟隋代壁画人物巾带飘扬，姿态生动，神采各异色调搭配协调合理。23窟、27窟、88窟唐代装饰画变化巧妙，色泽艳丽，具有强烈的装饰效果。3窟、68窟元明藏密壁画色彩浓重热烈，造型夸张独特，人物动作动感十足。洞沟5窟汉传佛教内容壁画和世俗人物画画面轻松活泼，贴近生活。
炳灵上寺四面环山，建有大经堂、土主殿、山门、僧舍等，大殿周围有大佛洞、卓玛洞、千佛洞等，是早期的寺院佛堂、经堂、殿堂及僧舍等。上寺香火隆盛，高僧辈出，保存有石雕佛像、泥塑佛像、铜佛像、经卷、唐卡、法器、乐器等。每年农历四月十五日举办法会三日，是周围信教群众进行宗教活动的重要场合。上寺卓玛洞藏有康熙二十二年（1683）御赐《大藏经》1卷、《诸品集咒经》1部，是非常宝贵的文物，具有重要的宗教、历史价值。
在上寺以东还有数处唐代僧人居住遗址，仅存残垣，由此可见历史上炳灵寺规模之大。
