石窟寺是继洛阳龙门石窟之后开凿的，它把佛教艺术的外来影响同中原汉族艺术相结合，摆脱了北魏早期深目高鼻，秀骨清瘦的特点，代之以面貌方圆，神态安详，多呈静态造像风格。因此，这里的雕刻既保留着北魏浓重的艺术特点，又孕育着北齐、隋代的雕刻艺术萌芽，形成由北朝向唐朝过渡的一种艺术风格，在雕刻艺术史上占有重要地位。
巩义市石窟寺在总体设计上突出的是利用窟内外壁面上端宽大的二方连续形式的边饰，造成整体格局上的完整和宏丽基调。窟内雕像位置的安排则以观者进门首先映入眼帘的一坐佛二立佛为主，加上两壁整齐划一的小千佛，给人以一种繁盛崇高的审美感受。当观者返身离开石窟面对大门内侧又是场面肃穆的大幅礼佛图，尤能加深观者虔敬的宗教印象。
石窟寺的十五幅《帝后礼佛图》雕刻的是北魏孝文帝和文昭皇后的供养情形，构图严谨，技法娴熟，人物性格鲜明，可谓佛教艺苑中的珍品，又因另一处位于洛阳龙们石窟的《帝后礼佛图》被盗往国外，石窟寺的《帝后礼佛图》就成为国内孤品，更显其珍贵。
在题材方面，巩县石窟寺对“维摩变”的处理是很突出的。
“维摩变”属“经变”系列，维摩诘作为在家修行的居士，对佛义理的深刻研究使佛祖也有所敬服。居士的形象对汉族士人有很大的吸引力，佛教在逐渐为汉族接受的同时，维摩居士在佛教艺术中的表现比重也在不断增加，在形象塑造上，也越来越显得生动而富于内在力量的表现。
巩义市巩县第一窟东壁北侧第一龛有“维摩、文殊对坐说法”的画面。维摩舒眉垂目，眼光略有下视，左手举起一麈扇，食指上翘，一副胸有成竹、泰然自若的神态，似乎正在辩说“示有资生而恒观无常，实无所贪；示有妻妾采女，而常远离五欲淤泥”的真正通达佛道的“菩萨行”。
维摩诘形象所蕴含的精神正反映了汉族士人审美意向对北魏石窟造像的潜在影响。
石窟寺内壁下端的壁脚雕刻的伎乐天、神王和力士也都富于表现力。第三窟东壁壁脚和第四窟西南隅壁脚均有伎乐天雕刻，也都是世俗乐队演出时的写照，筚箴、琵琶、竹笛、双面鼓无一不是现实乐器的再现；伎乐天头作双髻，内着圆领衫，外披短袖对襟袍，神态专一，气氛悠然，给人以亲切的生活感受。
壁脚高浮雕还有所谓“神王”的形象，面相均较为丰满，神情自得，俨然是当时有权势的贵族、将军形象的翻版。处于壁脚下端、双手上托的力士、异兽则筋肉饱绽，孔武有力，有千钧之势。这些题材无一例外用高浮雕手法完成，手法相当粗犷而造型形神兼备，显出石窟寺简约质朴的雕刻风格。
第三窟又有“飞天”一对，下方均以弧形忍冬纹相托，飞天造型瘦俏灵秀，体态轻盈，清癯的面庞和修长的十指都隐现出南朝士人的清羸之风。而后掠的飘带和衣裙下摆上举张扬的幅度甚大，加强了飞动的节奏感。形象平面上阴刻的衣褶线条流畅简约，也增添了飞天凌空神游的动感。
巩县石窟寺的雕凿刀法相当洗炼，形象造型的艺术概括性很高，如第一窟的主佛头像，眉棱骨至鼻两侧的轮廓线条明确干练，双目不作细部加工，只雕出圆形弧球状，再加浅线刻出上下眼睑，唇部两角微上翘，均有含蓄生动的效果，重叠的衣褶处理也显示了利落干练的平刀技法是十分娴熟的。
巩县石窟寺的主佛造像以坐姿为主，衣纹自然下垂，座前下摆重叠，转折柔和，合乎结构，反映了雕刻技艺在不断成熟和丰富。
