張大千第一次聽說敦煌壁畫是在他從日本回國后，他的老師向他提及。當(dāng)時張大千主要畫人物畫，為了追溯中國藝術(shù)的源流，尋找六朝隋唐等更高古的繪畫，在1941年春天，終于帶著家眷、門生一行人前往敦煌。
張大千剛到敦煌時并沒有料到會有如此多的石窟和壁畫，便將停留時間由三個月改成“最少也要半年時間”。敦煌石窟眾多，張大千來到之后做的第一件工作就是對309個洞窟做了有規(guī)則的編號，以便于有序考察。
1941年底，一行人回到蘭州，張大千只身前往青海，與之前相遇的喇嘛畫工會和，并購置了臨摹壁畫所需的畫布、顏料和生活物資，在第二年春夏之際，再次來到敦煌，正式開始壁畫臨摹工作。
當(dāng)時的敦煌并沒有受到特殊的保護，文物強盜肆意涂抹毀壞，人們隨意在洞窟里燒香拜佛，加上風(fēng)沙侵蝕，壁畫受損嚴(yán)重。為了完整再現(xiàn)，張大千要求按照壁畫的原始尺寸進行臨摹，同時對顏色進行復(fù)原臨摹，恢復(fù)壁畫初成時鮮艷的色彩。經(jīng)過兩年多的時間，共計臨摹敦煌壁畫近300件。而這次遠赴敦煌的臨摹工作耗資巨大，據(jù)說張大千從敦煌回到成都時債臺高筑，不得不賣掉自己珍藏的古畫。
1943年8月，張大千在蘭州為他所臨摹的敦煌壁畫舉辦了一次展覽，共展出21幅作品。1944年回到成都后，展覽又舉辦了一次，這次展出了44幅作品以及一些敦煌壁畫、彩塑的巨幅照片。
關(guān)于張大千臨摹敦煌壁畫，學(xué)者陳寅恪曾有過這番評價：“敦煌學(xué)，今日文化學(xué)術(shù)研究之主流也。自敦煌寶藏發(fā)現(xiàn)以來，吾國人研究此歷劫僅存之國寶者，止局于文籍之考證，至藝術(shù)方面，則猶有待。大千先生臨摹北朝唐五代之壁畫，介紹于世人，使得窺此國寶之一斑，其成績固已超出以前研究之范圍。何況其天才獨具，雖是臨摹之本，兼有創(chuàng)造之功，實能于吾民族藝術(shù)上別創(chuàng)一新境界。其為敦煌學(xué)領(lǐng)域中不朽之盛舉，更無論矣！”
張大千本人也對敦煌壁畫贊賞不已，稱贊敦煌壁畫“集東方中古美術(shù)之大成”，“代表了北魏至元一千年來我們中國美術(shù)的發(fā)達史”。
