天梯山石窟也称大佛寺，位于城南50公里处的中路乡灯山村，创建于东晋十六国时期的北凉，距今约有1600年历史。天梯山山峰巍峨，陡峭峻拔，高入云霄，山有石阶，拾级而上，道路崎岖，形如悬梯，故称天梯山。

北魏、隋、唐、西夏期间均有扩建，至明、清时期已成为喇嘛教寺院。由于天梯山石窟地质结构松软，在历次地震中有不同程度的损坏，仅1927年凉州大地震，就震毁洞窟10余处。1959年9月，因修建黄羊水库，窟址处水库淹没区，部分造像、壁画搬迁至甘肃省博物馆，北魏、隋唐时期的藏文经卷、绢画等由敦煌文物研究所保存。

现在天梯山石窟仅存3层，大小洞窟17处。最大的洞窟残高30米，宽19米，深6米。窟内有释迦牟尼造像1尊，高15米，宽10米，大佛左右两旁有文殊、普贤菩萨，广目、多闻天王和迦叶、阿难等6尊造像，造形生动，神态威严，形象各异。

窟内南北两壁上绘有大幅壁画。南壁为云纹青龙，中部为大象梅花鹿，大象背部驮有熠熠发光的经卷，下部是猛虎和树木花卉。北壁上部绘有青龙，中部绘有白马、墨虎、菩提树，马背上经卷闪闪发光，下部绘有牡丹花卉。整个壁画笔触清新，色泽艳丽，气势磅礴，形象逼真。

天梯山石窟是我国早期石窟的代表。石窟建成后，世人仿此陆续开凿了金塔寺、马蹄寺、文殊山、榆林窟等。2001年，天梯山石窟被公布为第五批国家重点文物保护单位。石窟景区内建有天梯山庄和石窟文物陈列馆。