敦煌壁画的颜料主要是矿物质颜料,因为莫高窟壁画彩塑与崆峒山石窟、麦积山石窟、云岗石窟、龙门石窟相比,其壁画和彩塑保存的完好度和色泽度都是最好的。其原因除当地气候干燥,洞库朝向与结构设置科学合理外,壁画的颜料材质起到了至关重要的作用。因为矿物质颜料最显著的特点就是不易褪色,色泽鲜亮。科学研究已有结论。从20世纪80年代末开始,敦煌研究院专业人员结合部分壁画彩塑保护研究课题,先后对50多个洞窟中的300多个壁画彩塑颜料进行了科学分析,研究人员对采集的壁画标本,主要做了X射线衍射分析、傅立叶红外分析、偏光显微镜鉴定、扫描电镜分析以及颜色色度检测,取得了突出成果。经过大量的分析研究证明,敦煌壁画彩塑的颜料全是无机矿物颜料,而且大多是天然矿物颜料,如红色颜料中的朱砂、土红;蓝色颜料中的青金石、石青;绿色颜料中的石绿、氯铜石;白色颜料中的高岭土、方解石、云母和石膏;黑色颜料中的铁黑等。
敦煌壁画的矿物质颜料多为本地产,在红色颜料的应用方面,莫高窟的土红色使用的最多;在蓝色颜料的应用中,莫高窟壁画彩色中以石青和青金石为主;在绿色颜料的应用中,莫高窟壁画以氯铜矿为主,仅有少量石绿;在白色颜料的应用中,莫高窟早期壁画的白色颜料,主要是高岭土,其次是滑石,少量方解石,云母和石膏。这些都是敦煌地区特别是三危山一带较为常见的矿产资源。以云母的应用为例,敦煌鸣沙山和莫高窟的砂石中常可以见到云母,莫高窟不远处的水沟坡中就有天然云母矿,敦煌莫高窟中唐112窟内所用的白色颜料闪光发亮,经X射线衍射分析得知,这种荧光闪烁,质地高洁的白色颜料,就是当地常见的云母矿石。
敦煌壁画颜料之源的大型矿洞遗址已在敦煌境内的三危山发现。
2012年11月7日,中国新闻网播发了“敦煌发现一处矿洞遗址,疑为千年壁画颜料之源”的消息。经专家初步推断,其开采的矿物可能作为颜料应用于敦煌壁画创作。矿洞里残存的矿物质的颜色有杏黄色和红色等。专家说,敦煌壁画之所以历经千年不褪色,这与当时绘制是使用了稳定性强的矿物颜料有关。