在河西和敦煌鑿窟之後，都要抹泥灰、塗白粉，把壁面整理得平整光潤，然後繪製壁畫。在牆壁上作畫自然不如紙張絲帛上淋漓酣暢，基本技法採用工筆重彩。

作畫首要考慮的是布局和構圖，也就是古人所謂「經營位置」。畫師面對的不是一張紙，而是洞窟裡的整個空間，先要考慮到總體的內容布局、壁畫與彩塑的分工及相互配合，然後才能在一塊塊壁面上進行具體畫幅的構圖。舉例說，在一座典型的唐代佛龕中，主像彩塑三五七九尊不等，較次要的尊像有時畫在龕壁上，如八大菩薩、十大弟子、天龍八部等，塑像的項光、背光大都在壁上精心彩畫，龕頂則畫寶蓋、化生、飛天、花雨。

壁畫的主要造型方法是線描，先勾起稿線，然後著色。歷代使用的顏料有所不同，總計可有四十餘種。敷彩的方法除了平塗還有暈染，並就壁上作畫的特點創造了「疊暈」技法。敷彩之後，輪廓已不甚清晰，還須再勾勒定稿線，方告完成。