第16-20窟是雲岡石窟西部石窟群的大型石窟，從第20窟往西的西部石窟，大都是第三期的小型龕窟。這五窟為雲岡石窟鑿建的 開端，與文成帝復佛連串活動相關，當時主其事者為沙門統曇曜，又稱為「曇曜五窟」，屬於雲岡石窟一期窟。據《魏書》記載，學者以為，曇曜五窟的開窟時間有二說，一說為北魏文成帝興安初年（454～），另一說為和平初年（460～）；至於營造下限年代，咸認為文成帝死亡之際（465年）。此外，由於當時魏都五級大寺造五像與帝室有關，學者大多認為，曇曜五窟與太祖以下的五帝相互對應，只是彼此對應關係，尚未有定論。 第20窟的外壁坍崩，只見主要造像與禮佛台；北壁造像為坐佛三尊像，兩旁脇侍菩薩只有局部遺跡，東西兩側有立佛，東側立佛保存良好，西側的風化殘泐。整體造像配置，應該與第17、18、19窟一樣，都是三世佛的造像題材，學者以為，曇曜以三世佛與千佛為這16-20窟這五窟的主要造像題材，應該與當時復佛風氣，強調佛法源流傳繼，以及僧人習禪修行需要相關。至於該尊立佛與五帝的關係，學者看法出現分歧，有人以為按照曇曜五窟的開窟順序，應該是太祖道武帝；還有根據昭穆宗廟制度，認為是是明元帝或是太武帝；還有學者認為該窟主尊沒有明顯圖像特徵，無法判斷與五帝的對應關係。此外，曇曜五窟除了第20窟之外，第16-19窟，基本上都是橢圓形平面、穹隆頂，擬似草廬形式的窟形，外壁開明窗與拱門，透過外壁的明窗和拱門，還可以清楚看見窟內北壁鑿雕一身大像的設計。有的學者因此推論，第20窟坍崩應該和其他四窟一樣，原本也是草廬窟形，外壁同樣開明窗與拱門；至於第20窟的外壁坍崩時間，就曇曜五窟的岩體與造像分佈看來，可能在建成不久就崩毀了。有的學者則指出，第20窟的禮佛台為雲岡石窟僅見的一座，禮佛台的東西與窟前護牆相接，禮佛台和護牆都是北魏遺跡無誤，如果有前壁就不需要護牆，加以北壁到護牆的距離，比起其他四窟的窟內距離淺得太多，原先崖面應該沒辦法雕成前壁，因此認為，第20窟原本就沒有外壁，為窟龕設計，帝后可由禮佛台敬拜大佛；至於如此特別設計的因素，可能是因為當主要造像建造完畢後，第20窟的西壁就發生坍崩現象，不得不變更原本穹廬窟形的設計所致。（編撰/范雅竹）