画于此窟中的千手观音经变、白衣观音、飞天，都可以称为精品杰作。除南北二壁画的《千手千眼观音经变》，其西壁佛龛两侧，东壁窟门两侧，均画观音菩萨像，尤其是画于南北二壁的两幅《千手千眼观音经变》，构图均为长方形，纵高2米，横长2.4米，面积为4.8平方米，其构图、布局、人物完全一样，只是人物的位置安排略有不同，相比之下，北壁比南壁艺术水平略高。
莫高窟第3窟入口
莫高窟第3窟-龛内西壁八臂菩萨坐像（头部残）
莫高窟第3窟-龛内西壁南侧菩萨
莫高窟第3窟-西壁龛外南侧披帽菩萨
莫高窟第3窟-西壁龛外北侧披帽菩萨
莫高窟第3窟-南壁-十一面千手千眼观音菩萨及其眷属
莫高窟第3窟开凿于元代。由于这一窟的艺术价值非常高，所以颇受关注。
莫高窟第3窟-东壁窟门北侧绘施宝观音特写
莫高窟第3窟-东壁窟门北侧绘施宝观音特写
莫高窟第3窟-东壁窟门南侧绘施甘露观音特写
莫高窟第3窟-东壁窟门南侧绘施甘露观音特写
莫高窟第3窟-主室北壁-千手观音特写
千手千眼观音像以一个正面相为主体，左右各画出侧面相，共三层，除第二层中央面为忿怒相外，其余均为慈悲相，共十一面，主体正面像长圆形，丰满圆润如皓月，细眉、弓眼、修鼻、樱唇，仪容慈悲，神情端庄。四十大手，其中二大手高举化佛，二手合掌，二手托托钵，其余各手，均安排得严密得度，自然合理，前后正侧，俯仰向背，穿插交错，层次分明，姿态万千，变化无穷。画像以焦墨勾勒，色彩淡雅，造型蕴藉、庄重。特别令人称赏的是丰富多彩的线描，描绘衣裙中带，运笔有轻重、虚实、深浅、浓淡，组织布局有疏密聚散，时而迂回蜿转，时而酣畅淋漓或如春蚕吐丝，或以行云流水，时而劲拨顿挫，如兰叶，如折芦，充分表现出丝绸织物那种细润柔软，轻逸飘举的质感和动感。人物面容、肢体则用挺拔遒劲的铁线描，自然匀称，丰满圆润，造型准确，细腻的肌肤如有生气，千手千眼的描绘一丝不苟，千姿百态，耐人寻味，形成刚与柔的既鲜明又和谐的对比。中国人物画的线描，几乎已荟萃一壁。
莫高窟第3窟-主室北壁-千手观音特写
莫高窟第3窟-主室北壁特写
第3窟面积不大，是典型的覆斗顶殿堂窟，西壁开有一个佛龛，龛外北侧观音像南下方有墨书画工题名“甘州史小玉笔”。正是因为这个题记，学界推断此窟壁画可能是甘州画工史小玉，在至正十七年（公元1357年）前后绘制的。
莫高窟第3窟-主室北壁-婆薮仙
南、北壁都绘制着十一面千手千眼观音菩萨及其眷属。观音菩萨曾经为救度众生而发愿具足千手千眼之神通，“千眼遥观，千手接应”，这一形象是象征着观音能观众生之苦，济众生之难。画面中分别绘出观音菩萨温和、慈悲和忿怒之相、千手排列成圆圈，形如光轮，每只手中均绘有一只眼睛。帝释天、大梵天、辩才天、婆薮仙、毗那夜迦和火头金刚等眷属围绕，还有飞天持花供养。
莫高窟第3窟-四披联泉纹图案特写
窟门两侧绘施宝观音和施甘露观音。观音仪态潇洒，足踏莲花凌空而下，周围祥云萦绕。北侧观音手掌向下，抛撒玛瑙、珊瑚、金银等宝物，下方有穷人在举双手承接；南侧观音手持净瓶倾撒甘露，其下有饥渴饿鬼仰头承接。此所谓“甘露济饿鬼，七宝施贫儿”。
莫高窟第3窟-主室北壁-飞天
莫高窟第3窟-藻井中心浮塑四龙
此窟画工技艺精湛，擅长运用各种线描塑造不同的艺术形象：以匀劲的铁线描表现人物的面部和肌肤，显得丰满圆润；以棱角毕露的折芦描绘衣纹，体现布料质地厚重；以细腻的游丝描绘须发，有蓬松飘逸之感；以顿挫分明的釘头鼠尾描表现力士隆起的肌肉。壁画设色淡雅清新，润泽透明，与线描相得益彰。