地质对石窟开凿是一个很重要的因素。戈壁滩的敦煌为砾岩，石窟的开凿不能脱离该地区的地质条件，它只能综合各方面的因素，针对当时的岩石特点，进行不同的加工与处理。在同一崖壁上，石质也多有优劣之分。因为沉积岩在形成过程中，往往出现不同岩石的石层和夹层。敦煌莫高窟的岩石在地质上属于第四系酒泉砾岩，并夹有砂岩，岩性变化很大，交错层理发育，上部为泥质胶结，下部为钙质胶结。这种由砾石、砂土等自然胶结而成的砾岩层，多呈厚层块状。由于它不具有整体岩石的硬度，而是以松散的陆相砾岩沉积在河流西岸，因此，经开凿的洞窟表面高低不平。由于卵石与砾岩的硬度、大小、密度都不一致，给表面处理加工带来了困难。所以敦煌石窟的加工与造像都借助于泥作，把石窟的开凿与泥塑、彩绘结合起来。
在石窟选址中，朝向也普遍受到重视。根据我国的地理气候条件，最好为南向和东向。西向和北向经常受风雨的侵袭，冬季又易积雪，容易风化。莫高窟选择在大泉河西鸣沙山东麓的峭壁断崖上，坐西朝东，与东面的三危山隔河相望。这里正如莫高窟存唐代《李克让修莫高窟佛龛碑》所说：“凿为灵龛，上下云矗；构以飞阁，南北霞连。右豁平陆，目极远山”，“西连九陇，东接三危，川恒绮错，物产瑰奇。花开德水，鸟弄禅枝。”真是一处得天独厚的好地方。
石窟不仅选址于自然山水之间，而且也往往在重要的交通线上。自汉武帝通西域畅开“丝绸之路”之后，敦煌成了一个繁华的城镇，丝绸之路的重要交通站。伟大而光明的敦煌，是当年“华戎所交一都会也。”作为中西交流的枢纽，它最先接受西域文化的影响，同时也不断得到中原文化的充实。印度佛教及其石窟寺在汉晋时期沿着丝路，由新疆传到咽喉要道敦煌，在当时社会潮流的推动下选择莫高窟兴建佛窟，这是历史的必然结果，也是中外文化交流的象征。
