莫高窟後來被稱為“東方藝術寶庫”、“世界藝術畫廊”、“全球最大的美術史博物館”，足以與世界著名的七大奇跡媲美。可是，在張大千去敦煌之前，莫高窟這顆璀璨斑斕的明珠，卻仍然默默無聞地埋沒在荒漠的戈壁灘中，顯得荒涼破敗，任憑風沙雪雨的侵蝕和一些人為的破壞。
張大千晚上才到莫高窟，一放下行李，他就迫不及待地打著手電，舉著蠟燭燈籠，來到下榻處不遠的石窟觀看。進入石窟，他頓時驚得目瞪口呆，石窟中絢爛光豔的壁畫，鋪天蓋地，金碧輝煌，其絢爛奪目與石窟外的荒涼破敗截然不同。當張大千哆嗦著往前行進時，他突然看到了他為之神往不已的唐代壁畫。尤其那幅唐代仕女圖，其豐滿富態的人物造型，華麗的服飾及圓潤勁挺的線條，是罕見的唐代繪畫真跡，具有非常高的史料價值與藝術價值。
數月後，當張大千再次來到藏經洞中，看到畫中那種“吳帶當風，曹衣出水”之遺韻，喜不自禁，反複嗟歎，遂在一側沒有壁畫的空牆上題了數行字：“此莫高窟壁畫之白眉也！是士大夫筆。後來馬和之得其一二，亦遂名家。辛巳九月，蜀郡張爰大千來觀，讚歎題記。”
張大千與範振緒參觀莫高窟石窟時發現，壁畫上有許多一塊塊的撕扯空白，原來是帝國主義文化強盜剝離撕走的，還偷走了一些精美的唐代彩色塑像。特別是1900年，莫高窟藏經洞內文物大流失，損失慘重，這令張大千十分氣憤。除了人為的破壞，自然力對莫高窟的侵蝕摧殘也是不可忽略的。經過日曬雨淋風吹雪浸後，石窟內的壁畫、塑像顏色褪變，表皮剝落……
怎樣才能保存住莫高窟的藝術奇葩？張大千冥思苦想良久，最後，他靈機一動，一個大膽的想法突然冒出：“把莫高窟裏的精美壁畫都給臨摹下來，傳出去！”張大千十分興奮，雖然他知道，這是一項非常艱巨的任務，但他想到此舉的非凡意義和價值，想起自己來敦煌前曾對好友熊佛西說的話——“我不在敦煌幹出點名堂，就決不看回頭路！”最後痛下決心，一定要幹出點名堂，而且是大名堂，才罷休！
當張大千把準備臨摹莫高窟壁畫的打算同範振緒一講，不料老人竟然十分驚喜，顫巍巍地說：“這真是一件大好事呀，實在功德無量哇！曾農髯年兄、還有老友李瑞清有你這樣誌向遠大的高足，定當為你驕傲的，並將為你含笑九泉了……”
莫高窟素有“千佛洞”之稱，如果將石窟內所有壁畫都臨摹一遍，那是張大千一個人幾輩子也無法做完的，他隻能選擇性地臨摹其中一部分。他要臨摹的主要目的，是把敦煌壁畫剛創作完的那種最嶄新、最鮮豔、最輝煌和最美妙的瞬間重現出來，凝固下來，讓人們能看見原味原樣的敦煌壁畫，是一種複原臨摹——既要忠實於原有的壁畫，又要將剝落褪色的壁畫本來的顏色推敲調和出來，這實在是一個複雜的再創作過程。
張大千在上寺裏草草安頓好行李及生活用具後，就開始他在莫高窟的調查、記錄、研究、考證、編號、臨摹等一係列艱苦而繁重的工作。自此，中國對於敦煌壁畫藝術的研究，也是世界近代對於中國石窟藝術的科學研究，即以此為發端，在張大千手中，開始了。