彬县大佛寺石窟位于陕西省彬县城西10 千米处的城关镇（原属水帘乡）大佛寺村，南依青翠巍峨的清凉山，北傍蜿蜒东流的泾河水。东侧紧邻大佛寺村，北临312国道。距离咸阳120千米，西安150千米。
地理坐标为东经：107°59′32.4″，北纬：35°04′24.4″，海拔：833米—838米。
大佛寺石窟始凿于南北朝时期，大规模开凿于唐初，距今已有1300年的历史。
丈八佛窟是大佛寺年代早的佛窟，依崖雕凿一佛二菩萨，典型的“石胎泥塑”造像，立佛具有明显的北周特征，显示该窟开凿于南北朝时期。
大佛窟主佛阿弥陀佛背光左下方伎乐天侧旁纪年题刻为：“大唐贞观二年十一月十三日造”。这是大佛窟内留给世人关于该造像的信息。依大佛窟巨大的工程量，许多研究者认为，凿就该石窟至少需要十年时间。自唐太宗贞观二年（628年）上推10年，是唐高祖武德元年（618年），在豳州发生了著名的“浅水塬大战”， 号称“西秦霸王”的薛举、薛仁杲父子占据陇西，频频袭扰豳州，威逼长安。唐高祖李渊为解榻侧之患，遂遣秦王李世民率军西进与薛氏决战。经几番交手胜负互易，终于武德元年岁尾在浅水塬（今长武北）将薛军聚歼，大唐西患就此平息。 这是一场双方损失惨重的大战。所以，战后为纪念阵亡将士及超度亡灵而建造石窟。
从形制来看，大佛寺主窟大佛洞继承了公元4、5世纪佛教自印度传入中国早期时，新疆克孜尔石窟马蹄形平面并主像身后两下侧凿出礼拜隧道的做法。从结构来看，大佛窟顶部采用了敦煌莫高窟中较为流行的仿木构房屋的横向人字披形式。从雕刻手法来看，大佛身后的背光雕刻，显示出北朝时代的佛教艺术传统。
罗汉洞西洞正壁造一佛二弟子、二菩萨、二天王、二力士，是盛唐开始流行的一铺九尊造像。
千佛洞从造像龛间的一些铭文题记来看，大部分是武则天执政时期的作品。洞内重要的一方题记位于中心柱正壁弥勒造像龛左下方，对推断大佛窟造像参考价值，是大佛窟系“浅水塬大战”后李世民为超度阵亡将士而建的又一佐证。
唐代“会昌法难”致使大佛寺石窟中大多数造像的头部被毁，让后人颇感遗憾。
彬县大佛寺石窟依山凿窟，雕石成像，共130多个石窟，错落有致地分布于约400米长的立体崖面上。共有佛龛446处，造像1980余尊，分为大佛窟、千佛洞、罗汉洞（佛洞）、丈八佛窟、僧房窟五部分。
东部87窟称之为“东窟”；中部12窟称之为“中崖”，即“明镜台”；西部8窟称之为“西崖”。东崖和中崖洞窟比较密集。开凿较早、规模大和保存较为完整的是“大佛窟”。其次，是“千佛洞”和“罗汉洞”，大约开凿于唐高宗执政时期。
大佛窟是全寺的中心，也是大佛寺大的洞窟，方向为北偏东15度，洞窟内平面近似半圆形，其中有70个龛1001尊造像。平面近似凸字型，横宽34米，进深18米，高24米。洞窟上部的总体构造为穹窿型。
窟内的主尊大佛阿弥陀佛倚崖居中，巍然端坐，高20米，头高5.2米，肩宽13米、手高4.5米，手指高2米，指甲盖0.5米。宝石蓝螺髻护顶，秀眉慈目，两耳垂肩，金面方脸，慈祥威严；左手着膝，右手端举，掌心向外，无名指微微前屈，结施无畏法印，表示了佛为救济众生的大慈心愿，据说能使众生心安，无所畏怖；披衣袒胸，腰系佩带，趺坐于莲花台上，整个造形肃穆端庄，雄伟传神。
在大佛背光的左下侧，刻着“大唐贞观二年十一月十三日造”的铭文，由此判断该石窟创建于唐贞观二年（公元628年）。
侍立大佛两侧的是两尊胁侍菩萨，西侧为观世音菩萨，东侧为大势至菩萨。均高17.6米，头戴宝冠，身着华丽璎珞，下系羊肠大裙，神态俊雅恬静。
大佛头像后有2道圆形雕刻花边、上面有七佛环坐，二十二身雕工精湛的飞天伎乐拱卫着弥勒佛宝阁，呈现出了一派西方极乐世界的欢乐景象，构成富丽祥和的背光。此外，窟内佛龛尚有造形各异的小造像400余座。此窟规模宏大，造像雄伟，雕刻精致，是古代造形艺术中的一大宝库。
大佛窟西壁有宋仲宏游庆寿寺诗云：“葡萄蔽野果连山…来游共记宣酥日，访右重寻正观年……”，诗中之“宣酥日”，即为“宣和日”，“正观年”即“贞观年”。此诗作于宋徽宗宣和辛丑年，说明大佛寺确实开凿于唐太宗贞观年间。
另外从开窟的形制、造像风格、题材内容、服饰特征分析，似为北朝晚期作品，说明唐初开龛造像沿用了北周的模式。窟内的巨型一佛二菩萨的表面都经过后代重新塑做，而大佛背后的头光与背光还仍然保留着开窟时的雕刻内容与造型。
在大佛象征神圣的身后光环表面，刻着火焰纹、花卉和卷草纹图案，其中还穿插了众多的飞天伎乐和坐佛形象的浮雕，展现出一派佛国世界里和谐、欢快的气氛。这些背光间的小坐佛有着低平的肉髻、方圆的面庞，丰满而敦厚的身躯，也保留了很多北周以来的造像特征。
千佛洞位于大佛窟东侧，是一所平面近似于正方形的大型中心柱窟，由于窟内不太高，而中心柱又比较宽大，只有中心柱正面的几个大龛似乎有一些规划，而其它壁面的佛龛都是大小不一，杂乱无章的排列，是洞窟凿成后不断补刻的结果。
千佛洞共有造像696尊。从造像龛间的一些铭文题记来看，大部分应该是武则天执政时期的作品。佛龛的造像题材有单尊佛像、双尊佛像、一佛二菩萨、一佛二弟子二菩萨像、单尊的菩萨像和佛装的地藏菩萨像等。有的在佛、弟子、菩萨一组造像中还加入了天王和力士。
这些佛像共有的时代风格是：都具有鼓胸、细腰、宽胯、头身比例适度、身躯丰满健康的体形特征。这是集人体健和美于一身的造像艺术，是从北周的丰满型佛像发展而来的新型艺术。特别是有的立菩萨像，清晰的显现着女性般的优美身体轮廓，再加上向一旁扭动的胯部，如舞蹈动作般的风姿，完美地刻画出了菩萨的妩媚与婀娜。这是大唐盛世带来的积极向上精神在出世的佛教艺术中的体现，也是唐代典型的造像艺术风格。
罗汉洞位于大佛窟西侧，由4个小石窟一字排列而成，有100多尊大小不等、高低各异的造像。内部可分为主室和东室，东室呈南北纵向的竖长方形，进深9米，宽1.65米。主室呈马蹄形状，进深6.5米，最宽处为6.3米。
主室的东部与东室相连接，这种形制和全国其他地区的石窟相比较，是特殊少见的，推测可能是一个未完成的窟。主尊释迦牟尼佛结跏趺坐，身披通肩式大衣，双手施禅定印，高1.7米，石胎泥塑。主佛两边分别是弟子、菩萨、力士。引人注目的是文殊菩萨和天王塑像，文殊菩萨坐于雄狮背的莲花座上，神情悠然自如；二天王身穿铠甲、脚踩饿鬼，神气凛然。除此之外，窟内还有多尊呈站立姿态的佛或菩萨造像，高度在1—2米之间。
丈八佛窟又称“应福寺”，位于大佛窟西200米处，沿山开凿的9孔小石窟散布在崖面上。
主窟为丈八佛窟，窟内有依山雕刻的一佛二菩萨站立像，主佛高8.2米，面部丰圆，右手施无畏印，左臂弯曲，身披通肩式袈裟。两边的胁侍菩萨身高6米，头戴花冠，上身袒露，下身着裙，饰有项圈璎珞，婀娜多姿，既显丰腴，又具窈窕之态。
在丈八佛窟的两侧，还有七处洞窟。内有造像多尊，为唐代不同时期的作品。造像的细微处已风化迷漫不清，但神韵依旧清晰。肃穆庄重俊美优雅。十分鲜明地表现了典型的北周时期的佛教造像艺术特色。
位于千佛洞的东边，共有大小洞窟98所，层层叠叠，十分密集，窟内均无造像，也无题刻文字。
大多数洞窟呈方形，也有个别是圆形或椭圆形的。有的洞窟里是一窟两室，有的是一窟四室。最小的窟两米见方，最大的长宽在10米左右。进入这些僧房窟群，犹如到一个十分神秘别致的空中迷宫。上下左右，或以竖井相通，或以石廊相连，或以崖面上凿出的石台阶相连。从一些窟外保存的榫眼和残留木桩看，许多洞窟之间历史上还以栈道形式相连。这种庞大而连贯的僧房窟群在全中国范围内的佛教石窟建筑中是极少见的。
护楼共5层，现存建筑是明代嘉靖年间重修，经清代扩建而成，高38米，起着保护大佛窟的重要作用。
护楼采用因山起刹，依窟造楼的原则，结构奇巧，气势恢宏。
护楼第一、二层用条砖“一顺一丁”平砌，坚固而宽阔，两边修有石阶可达平台。台基为方形，顶部为六角的攒尖式顶。底层东西长42米，南北宽14米，高9米，中间有砖砌甬洞可进出大佛窟，门楣上刻“觉路”二字。第二层长宽均较底层略小，正面有砖砌拱洞3个拱形门洞，正中门洞上刻“明镜台”3个字，3个门洞与大佛洞相通，可正面瞻仰大佛，昔为僧人参佛诵经之地。
自三层之上全部成为木构建筑，各层面阔与高度，自下而上逐渐减小，整体轮廓呈方锥状，每层辟有门窗，造有栏杆，拾级而上，可以登临眺望。第三层上建有献殿及楼台，近可俯视大佛雄姿，远可眺望山川风光；第四层上有小厅及楼台；最上一层为飞檐式六角楼顶，斗拱交错，檐牙高啄，中央高悬“庆寿寺”匾额。
据清末金石家叶昌炽在《邠州石室录》中载，大佛寺千佛洞、罗汉洞“有唐刻22通，宋刻64通，金刻1通，元刻15通。”除此而外，还有叶昌炽未及考察的唐刻1通，宋刻1通，明清题刻73通。
就时间而言：上迄唐代贞观二年（628）十一月十三日，下至清末。
就内容而言：唐代以简单记叙为主，多叙造像经过；宋代文字洗炼，多记登临盛况；元代文字也简，简述装像过程；明清篇幅较长，侧重描写古刹风光和抒发游历感触。
就书法而言：唐代多中楷工笔，字体稍小而工整；宋代多楷书，兼有行、隶，字体较大；明清行书为主，字迹清楚；各代不乏佳作，尤以唐代功力最深。
1956年，陕西省拨款，彬县人民革命军事委员会主持修缮了大佛寺。
1956年8月6日，陕西省人民政府公布大佛寺石窟为省级重点文物保护单位。
1983—1985年，国家投资24.3万元，维修、彩绘了大佛寺护楼。
1986—1987年，陕西省文物局拨款补塑了大佛寺韦陀、伽蓝、仙姑圣像9尊，装裱了原有的明代细墨线佛教藏画45轴。
1988年1月13日，国务院公布为全国重点文物保护单位。
1992年10月，陕西省文物局文物保护技术中心和德国巴伐利亚州文物局签订了维修大佛寺石窟危岩、裂隙、风化、剥落、渗水等病害的技术协定。这项耗资200余万元的维修工程，历经了三年完成。
1995年6月，陕西省文物局又投资9.2万元，为加固大佛窟窟顶打进了螺蚊钢锚杆125根，大势至菩萨顶部按进4米长锚杆3根，大佛颈部按入骑马巴丁26根。
2006年大佛寺石窟被国家文物局列入丝绸之路跨国联合申报世界文化遗产预备名单，大佛寺石窟申遗工作正式启动。为了大佛寺石窟得到有效保护，提升其科技保护和精细化管理水平，《大佛寺石窟保护管理规划》通过国家文物局批准实施、《大佛寺石窟保护规划》和《大佛寺石窟综合信息监测及预警系统方案》按照国家文物局批复的意见进行修改。
2008年彬县委托陕西省文化遗产研究院、西安建筑科技大学联合对大佛寺明镜台加固工程进行勘察设计，2009年4月完成抢险加固方案，2009年9月国家文物局批复大佛寺明镜台维修抢险加固工程方案，2012年4月该工程顺利通过验收。
2013年在千佛洞、大佛窟等洞窟内设置了木栈道并安装冷色光源照明。同时24小时检测石窟内外环境，建设高标准的文物电子档案系统。在彬县政府部门的关注下，实施了312国道改道工程，减少国道离石窟过近对文物本体和环境的影响，建立了一道安全防洪大堤防止泾河水灾对石窟的破坏，同时为石窟提供了近700多亩的绿化用地。
2014年6月22日，在卡塔尔多哈召开的联合国教科文组织第38届世界遗产委员会会议上，大佛寺石窟作为中国、哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦三国联合申遗的“丝绸之路：长安-天山廊道的路网”中的一处遗址点成功列入《世界遗产名录》。
