在天山南麓，西漢通向西域的北道上，有一個重要的西域古國——龜茲。龜茲王國在西漢時期，是西域三十六國中最大的綠洲王國，地處絲綢之路要衝。漢唐都曾先後在這裏設置西域都護府和安西都護府。今天的庫車縣就是昔日龜茲王國的所在地。
龜茲國地理位置重要，向西經喀什可以與絲綢之路西南道上的和田等地相通。因此，佛教傳入西域後，很快也在龜茲綠洲傳播開來。公元1世紀時，龜茲已見佛教蹤跡。《晉書·四夷傳》中說龜茲國“俗有城郭，其城三重，中有佛塔廟千所”。根據文獻記載，“白”、“帛”是龜茲王族的姓氏，因此三國魏甘露三年（258）來洛陽譯出《無量清淨平等覺經》的帛延，可能就是龜茲的佛教徒。
龜茲地區最有價值的佛教文化遺產是在公元3世紀至10世紀開鑿的眾多佛教石窟。這種建造在山崖上的寺廟，構成了古代龜茲地區石窟建築特有的麵貌與內涵。如著名的拜城克孜爾石窟、庫車的庫木吐拉石窟（千佛洞）、克孜尕哈石窟、森木塞姆石窟等。這些分布在庫車、拜城等處山穀中的石窟，以開鑿時間早、內容最富外來文化色彩而出名。
龜茲石窟群已編號的洞窟總數為570多個，其中最具代表性的是克孜爾石窟。克孜爾石窟西距拜城60千米，東距庫車67千米，石窟編號的洞窟就有2236個，保存壁畫10000平方米。克孜爾是維吾爾語紅色的意思，大概是石窟坐落的雀爾達格山因在朝暉夕照中有如胭脂，呈現赭紅色，與山腳下木紮提河水相映成趣而得名。
石窟內大都繪有壁畫。公元6世紀以前，主要有釋迦、彌勒和表現釋迦的本生、佛傳、因緣等圖像。公元6世紀出現了千佛。公元8世紀以後，逐漸受到中原北方地區石窟的影響，中原北方盛行的阿彌陀和阿彌陀淨土，以及一些密教形象也逐漸地傳播到了這裏。