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。