石窟凿于山崖陡壁之下的沙砾严中，共计13个洞窟，分上、中、下三个洞窟群，时称“三寺”。上寺有灵光洞，高4.5米，深8.9米，宽5.9米，为覆斗状，里面塑有地藏王菩萨。百子观音洞，高2.5米，深1.5米，宽2米，塑有百子观音。万佛洞，高4米，深8.2米，宽6米，里面塑有佛像、罗汉，顶上塑有许多小佛像，其神熊各异，栩栩如生，神熊慈悲安禅。 以上三洞均在二层楼阁上。第一层为大雄宝殿，塑有华严三圣，中间释迦牟尼佛，持说法状，佛像高3米，金刚座、阿难、迦叶护法，两旁文殊骑孔雀神狮，普贤骑六牙大象，殿宇金碧辉煌。其次还有福禄寿三星洞，高1.9米，深1.9米，宽3.2米，里面有壁画。三清洞，高4米，深5.7米。宽6米，也就是现在的大雄宝殿的左右配殿。 中寺是九间无梁寺洞，它是整个石窟中心，曾被收录在《中国名胜大辞典》中。这个洞宽敞宏大，宽125米，高约25米，进深724米。下寺有五个洞窟，第一个可能是住僧人的，第二个是娘娘洞，第三个是药王洞，第四个是龙王洞，第五个是睡佛洞。 清代《宁夏府志》记载：“石空大佛寺石壁峭立，中空如陶穴，宏敞可坐数百人，因石镂成像，梵宇皆依山结构，每夜僧人燃灯，远望如星悬天际”，明清时，石空寺石窟已是当地十景之一，称“石空夜灯”或“石空灯火”。有诗赞美石空寺：“叠嶂玲珑竦石空，谁开兰若碧云中？僧闲夜静燃灯坐，遥看清山一滴红。” 每逢农历四月初八前后，各地的游客信徒云集而来，朝山拜佛、看戏、经商、游览，人山人海，热闹非凡。
