1941年初夏，张大千来到莫高窟，对石窟进行实地考察，并临摹了大小276幅壁画。

当时有很多洞窟被沙堵了，张大千就出钱请人小心地把沙刨开，或是挖个洞钻进去临摹。洞里很黑，临摹时点上蜡烛，有时一手拿蜡烛一手画画，还要登上爬下，冷天冻得手连笔都拿不住，经常是一头沙土，一身颜色。张大千对临摹的画要求严格，不合格的一律返工。

张大千临摹的壁画，把颜色都复原了，画出来的就跟新的一样，非常鲜艳，甚至壁画上不好的地方他都给改好了。

张大千不辞荒漠风沙之苦，夜以继日，经年累月，架云梯、攀高壁，奋臂摹画，单是石青、石绿，就消耗了千百斤。张大千自筹川资，在两年多时间里，白天在石窟中苦苦面壁，夜晚宿在破庙里。据悉，其一切费用高达5000多两白银，入不敷出，负债累累，不得不忍痛割爱，将自己珍藏多年的古画卖掉，维持用度。有些人不理解，认为哪里不能追求艺术，却偏偏要跑到西北大沙漠去，自讨苦吃。张大千从不介意，一笑了之。他去敦煌时43岁，正是精力旺盛之年，但历经近3年的风霜之苦，归来时，倍显苍老，长长的胡须已经花白。

1943年8月中旬，“张大千临抚敦煌壁画展览”和“张大千画展”在兰州开幕。1944年1月和5月，“张大千临抚敦煌壁画展览”又先后在成都和重庆展出。著名书法家沈尹默先生观看后，欣然题诗相赠：

三年面壁信堂堂，万里归来须带霜。

薏苡明珠谁管得，且安笔砚写敦煌。

张大千临摹的敦煌壁画，现收藏在四川博物院。