早在旧石器时代，石雕艺术已经出现，并因其材料廉价又坚固，传世作品极为丰富。山西的石雕艺术历史悠久，石窟寺及摩崖造像有300余处，著名的有大同云冈石窟、太原天龙山石窟、高平羊头山石窟、榆社响堂山石窟、昔阳白马寺石窟等。此外，各寺庙及陵墓中的石雕艺术品数量巨大，且形式和艺术风格丰富多彩。北魏早期的石雕像，装饰朴素、手法洗炼，其造型具有浓郁的西域色彩，晚期至北齐时期渐与中国传统的雕刻艺术相结合，成为地道的中国式的佛教艺术。隋唐时期，石雕艺术趋于成熟，其雕像的人体艺术的身形比例更为适度，雕造技法也更加细腻，形象也更为生动，对石雕的造型已从写形发展到写实和写神。宋金时期的石雕像，写实意味更为成熟，这个时期雕造的佛像、菩萨，面相圆阔、体态轻盈、衣褶流畅、装饰华丽，大胆突破了人与神的距离，使石雕像具有了现实人间的生命感。明清以来的石雕像作品保存也较多，但因雕像之风的衰落，其雕刻艺术渐渐转向建筑雕刻。如五台山龙泉寺石牌坊，晶莹剔透、雕造精美，成为清代石雕中的精品。
石雕的雕刻技法很多，有浮雕、圆雕、沉雕、影雕、镂雕、透雕等。可用材料也很丰富，大理石、花岗石、叶腊石、滑石、古代生物化石等都可用于雕刻原料。石雕的制作工序依雕刻作品用途的不同而有所区别，但大体有相同的工艺流程。首先是设计，画出正式图纸或做泥塑稿，有时不画图纸，而是由艺人们根据需要、经验来打腹稿。有时设计是贯穿在制作工程的始终，根据构图的需要、材料的变化而不断调整；选料，根据石料的质地、形状、色泽、纹理等特色，对石料加以辨识、揣摩，以确定题材和造型等；然后是打坯，即雕出粗坯或大形，主要使用大小尖凿等；继而是细刻，根据需要，用各种凿、锉等工具，逐步对整体造型及各个局部进行细致刻画；最后是打光上蜡，按设计要求，进行最后的修饰打磨抛光。一般采用细锉刀、金钢砂纸将表面磨平，再用布轮机抛光，也可过蜡、擦拭。
云冈石窟
大同云冈石窟为中国四大石窟之一，开凿于北魏和平年间。石窟分东、中、西三区，现存洞窟附属窟龛207个，大小造像51000余尊，雕像造型各异，图案装饰华丽，雕造技法继承和发展了中国秦代以来石雕艺术的优秀传统，又吸收了犍陀罗艺术的有益成分，创造出具有云冈特色的艺术风格。云冈石窟最大的雕像有17米的高度，而最小的只有2厘米。雕像有的正襟危坐，栩栩如生，有的载歌载舞，神采飞扬，或击鼓或敲钟，或手捧短笛，或怀抱琵琶，悠然自得。
按照开凿的时间可分为早、中、晚三期，不同时期的石窟造像风格也各有特色。早期石窟的特征为椭圆形的大像窟，草庐式窟顶，窟形和造像继承了印度、中亚的雕造特征和鲜卑拓跋草原牧场上穹窿顶的毡包形式，造像以道武、明元、太武、景穆、文成五帝为楷模塑刻五尊大佛。“昙曜五窟”气势磅礴，具有浑厚、纯朴的西域情调。中期石窟的雕造进入鼎盛阶段，在武州山斩出高达30米、长近600米的摩崖巨壁，连续开凿了12个大型石窟。此期石窟吸收了龟兹、凉州石窟的艺术精华，结合中原地区的艺术特征进行了新的融合创造，窟形上出现了佛殿窟和塔庙窟，造像内容丰富多彩，汉化色彩渐趋浓厚。晚期窟室规模虽小，但人物形象清瘦俊美，比例适中，是中国北方石窟艺术的榜样和“瘦骨清像”的源起。此期云冈造像艺术更臻成熟，尤其是许多窟顶的飞天伎乐，构图典雅、线条流畅，是艺术美的典范之作。
天龙山石窟
北朝时期高氏政权在太原开凿的天龙山石窟，共25窟，雕刻大小佛像500余尊。窟数虽然不多，但它却包含了东魏、北齐、隋、唐等4个半世纪的雕刻作品，反映了各个时代石窟艺术的特点及其从南北朝至隋唐五代的发展过程，是我们研究我国石窟艺术的珍贵资料，具有颇高的学术价值和艺术价值。北朝雕像风格朴实，秀骨清相，隋唐造像华丽、姿态端庄，其雕造技法具有成熟的中国传统艺术风格。