此外，曹氏家族修建的洞窟甬道上大都繪著他們的巨幅供養肖像。如第16窟曹議金夫婦供養像，曹氏夫人像的榜題上寫“北方大回鶻國聖天公主李氏一心供養”，顯示出這位回鶻公主的顯赫身份。
五代及宋初興建和重修洞窟23個。壁畫題材主要有經變畫、尊像畫、佛傳故事畫、佛教史跡畫、瑞像故事畫和供養人畫像等5類。
其中的供養人畫像，數量較多，分為3種，即：曹氏歸義軍政權的執政者及其眷屬、大小官吏的畫像；與曹氏聯姻的少數民族地方政權統治者畫像，如於闐王和王後，吐穀渾慕容歸盈出行圖等；曹氏畫院的“都勾當畫院使”、“知畫手”、“都畫匠作”、“畫匠”等的畫像。
這一時期的供養人畫像，不僅具有高度的藝術價值，而且這些畫像和題記為研究瓜沙曹氏統治河西的曆史提供了可靠的資料。
五代宋初諸窟的壁畫，內容風格大都承襲前代。但在一些洞窟出現了敦煌石窟少有的題材。如五代第32窟西壁的《梵網經變》，北壁東側的《維摩詰經變》中還有《圍棋圖》等文化娛樂場麵。五代第19窟前甬道的《地獄變》等。
西夏、元時期，共興建和重建洞窟16個，榆林窟出現了最後的興盛局麵。這一時期的壁畫在題材和風格上都有自己獨到之處。壁畫題材主要有經變畫、佛像畫、供養人畫像、裝飾圖案等幾類。
供養人畫像中有人物和衣冠服飾迥異的黨項羌、回鶻、蒙古族貴族官吏和侍從的畫像。西夏早期壁畫藝術與宋代壁畫一脈相承，後期的第2窟、第3窟、第29窟與元代的第4窟、第10窟等典型洞窟的壁畫藝術表現了3種新風格。
一是中原繪畫風格，人物衣冠如道教神仙，線描精致流暢，變化豐富，色彩清淡典雅，這是受宋遼影響而出現的新的藝術風格。
二是藏傳密宗風格，人物比例適度，形象有明顯的尼泊爾和印度的影響，線描圓潤秀勁，設色冷峻濃豔，具有濃厚的神秘氣氛。
三是西夏藝術風格。這時期人物造型和服飾具有西夏的民族特征。第2窟《水月觀音圖》，第3窟《文殊變》、《普賢變》、《西方淨土變》、《千手千眼觀音變》。第4窟《釋迦》、《多寶曼荼羅》、《不空絹索曼荼羅》等是代表這個時期高度藝術水平的作品。
西夏榆林窟壁畫中，有一些科技畫卷十分有價值，比如西夏第3窟東壁南側的《千手觀音》壁畫，可以說該壁畫是敦煌石窟壁畫中反映科技史的傑作。
畫工在觀音的每隻手中描繪了一件當時社會生活中的物品，給後人留下了許多工農業生產工具及其他物品的形象。其中的《釀酒圖》和《鍛鐵圖》最為有名。
據考證，《釀酒圖》中的釀酒裝置為釀造燒酒的蒸餾器。《鍛鐵圖》中冶煉爐上鼓風用的是豎式梯形木風箱。
1044年，我國就有了木風扇的記載。到14世紀初的元代，又將木風扇用於“水排”。我國采用木風扇鼓風進行熔冶，比歐洲早五六百年。邊遠的西夏銀鐵爐上，出現這種先進鼓風技術，說明早在八九百年前，鼓風箱在我國已得到普遍推廣。
觀音的若幹手中還拿有許多人物、動物、花卉草木、瓜果食品、建築物、兵器、法器、樂器、雨傘、瓶、盤、壇、罐、壺之類的各式。