龟兹语属于印欧语系中tum语组的吐火罗语方言b，用印度的婆罗米文字(brahmi)书写。由于在语言学分类学上吐火罗语与其近邻—印欧语的主要东方分支satem语组的印度-伊朗语(indo一iranian)的距离较远，反而与分布于欧洲的tum语组的拉丁一凯尔特语与日尔曼语有较近的关系，故它在印欧语分类学的研究中占有举世公认的重要地位。这使得龟兹成为古印欧语在东方分布最远点的标志地名之一。
克孜尔千佛洞的塑像和壁画都绘在支提窟内，虽然塑像多已毁坏，但壁画尚保存约有5000多平方米。壁画的题材主要是佛传、因缘和本生故事。
一类是描述佛的传记，主要布置在方形窟的四壁，以连续性的方格画面，将佛的一生从头到尾绘出，从而加以表现。
另一类是说法图，主要布置在中心柱窟主室的两侧壁，虽多采用方格画面的形式，但却是单独成幅，一幅有自己的一个主题，幅与幅之间没有相互承接的关系。因缘故事主要表现了众生对佛所作的种种供养和显示了佛的神通广大。本生故事则是表现佛前世行菩萨道时的种种难行和苦行。
这些因缘和本生故事，除少数绘于方形窟的四壁，其它大都布置在中心柱窟的主室和方形窟的券顶上，采取单幅构图的形式，将券顶划分成许多的菱格，每一菱格绘一则故事。由于菱格的空间较小，所以画面采用少量的人物和衬景，并选取最能概括故事内容的典型情节来表现，从而显得十分简洁明快。第17号窟的窟顶就绘有38种本生故事画。
此外，壁画中也有反映当时生产、生活和民间习俗的内容，如第38窟所绘的伎乐图，图中乐工或弹琵琶，或抱箜篌，或吹横笛，千姿百态，妙趣横生。第175窟中的耕地、制陶图，则是展现出了当时生产劳动的场景，是研究新疆的历史和文化艺术宝贵的实物资料。克孜尔千佛洞在中国石窟艺术中占有一定的地位，对研究龟兹社会的历史、佛教文化以及中西文化的交流都具有重要的意义。
克孜尔石窟和敦煌莫高窟同享中国“四大石窟”之美誉。但是克孜尔石窟是全国开凿最早的石窟，始建于公元3世纪，比莫高窟还要早。现存已编号的洞窟236个，其中窟形完整的135个，尚有壁画的80个，壁画总面积1万余平方米。其风格独特之窟形和壁画，均可代表龟兹文化的水平，有很高的研究价值。1961年列为全国第一批重点文物保护单位。
佛教很可能是最初由龟兹传入中国的。法国汉学家列维在《所谓吐火罗语b即龟兹语考》一文中指出据中国最早的2世纪佛经译本中的佛教用语如“沙门”、“沙弥”不能对比梵文的sramana、sramenera，但与龟兹语的samane、sanmir很近，由此断定中国2世纪佛经必定是从原始的龟兹语翻译而来，龟兹语作为佛经传入中国的谋介，大约在公元一世纪。著名的佛经翻译家如龟兹国师鸠摩罗什于401年到长安，组织译场翻译佛经。来自龟兹的高僧还有龟兹王世子帛延、帛尸梨蜜、帛法炬、佛图澄、莲华精进等。
龟兹的佛教石窟是中国佛教石窟中开凿最早的，包括六个主要石窟群：克孜尔石窟、库木吐拉石窟、森木塞姆石窟、克孜尔尕哈石窟、玛扎伯哈石窟、托乎拉克埃石窟。其中克孜尔石窟是龟兹石窟中建造最早的，也是现存规模最大的，有编号的洞窟达236个。龟兹石窟在伊斯兰教征服西域后被埋没于荒沙蔓草之中近千年，直至被后人所发现
根据历史学家向达考证，龟兹琵琶七调起源于印度北宗音乐。龟兹乐娑陀力（宫声）来自印度北宗音乐的shadja，般赡调（羽声）来自印度北宗音乐的p调。龟兹音乐传入中国，在唐代演变成为唐代佛曲。
龟兹人苏祗婆、白明达两位著名的音乐大师，把龟兹乐传入中原，作为隋唐九部乐之一，深受中原帝王和广大民众的喜爱。隋唐宫制的10部乐曲中就有《龟兹》乐部。后龟兹乐器、乐曲和舞蹈传到朝鲜、日本、越南、印度、缅甸等国。高丽乐器有14种，其中弹筝、笙、筚篥等就是由中国传去的，筚篥源于龟兹，在朝鲜至今仍然还在流行，已达千余年。日本乐曲大曲和中曲中的《春莺啭》、《感皇恩》、《苏莫遮》这些乐曲，都源自龟兹乐曲
龟兹文化涉及的乐器种类很多，有竖箜篌、琵琶、五弦、横笛、笙、筚篥、腰鼓、羯鼓、都昙鼓、铜拔、弹筝等十九种之多。龟兹乐对中国音乐的发展做出了不可磨灭的贡献。
《隋书》：舞曲《小天》、《疏勒盐》《旧唐书》：舞者四人，红摸额，绯祅，白布裤，帑乌皮鞋。新疆龟兹歌舞团代表中国民间艺术团赴欧洲参加国际民间艺术节，进行了近百场艺术演出，荣获”文化的使者”赞誉。大型乐舞《龟兹一千零一》，沿用龟兹地区流传久远的乐舞这一艺术表现形式，以龟兹地区石窟壁画中的故事与情节为主线，以多种文化在龟兹的碰撞融合为基础，在独特的龟兹”菱形格”中以”苏幕遮””胡腾舞””胡旋舞”等为表现内容，艺术地再现了龟兹文化的独特魅力。2007年10月，《龟兹一千零一》大型乐舞赴上海参加第八届上海国际艺术节演出，进一步提升新疆阿克苏龟兹故地的知名度。
《龟兹一千零一》这台大型乐舞的名字，其寓意着深刻的含义：相传在古代，一位工匠为了得到心爱的公主，按照国王的要求，在山崖上凿了999个窟，当他凿到第1000个窟时，累竭而死，公主闻讯赶来，看到心爱的人死了也哭竭而死。至今，这里还有一眼泪泉，滴滴水珠穿成线。根据这个美丽的传说命名的，大型乐舞《龟兹一千零一》，还寓意着千佛洞之外的一个“龟兹艺术之窟”，“龟兹乐舞之窟”
新疆阿克苏区拜城县克孜尔千佛洞是全国重点文物保护单位。
公元初年前后，印度佛教经大夏（今阿富汗北部）、安息（今伊朗东北部）、大月氏（今阿姆河流域），并越过葱岭（今帕米尔高原）传入龟兹。龟兹佛教以小乘为主，兼及大乘。公元3世纪中叶，龟兹佛教进入全盛时期，《晋书·四夷传》载：“龟兹国西去洛阳八千二百八十里，俗有城郭，其城三重，中有佛塔庙千所。”西晋以后，龟兹的佛教已经相当普及。唐贞观元年（627年）著名高僧玄奘到印度取经，在《大唐西域记》纪述屈支国（即龟兹）的佛教：“伽蓝百余所。僧徒五千余人习学小乘教说一切有部。经教律仪取则印度。”
早在母系氏族社会的旧石器时期，龟兹人已能用石器、骨器制造必要的生产、生活用具，并且发明了弓箭。由母系氏族社会进入到新石器时代的父系氏族社会后，畜牧业有了长足的发展。从温宿县北部天山包孜东乡小库孜巴衣发现的岩画中，可以看到龟兹原始社会狩猎、放牧及兽类被追逐的生动画面。它位于龟兹天山北麓和静县哈尔莫敦乡察尔乎沟一号墓地，这里还出土了大量畜牧业用具、牲畜骨骼和大批装奶用的带流嘴的陶器，有一件残陶罐上绘有一只骆驼。由对这些距今3000～2000年左右的出土文物分析来看，当时居住在这里的人群以畜牧业为主，同时还兼营农业、狩猎和手工业。
在罗布泊以北库鲁克山兴地岩画上，便可以看到当时行猎及游牧业发展的盛况。其中一幅牧驼图上，刻绘有11只骆驼、一只山羊和两个牧驼人，另一幅骆驼驮运图上则刻绘有五只正在驮物的骆驼，另跟随一个骑驼人、一匹马及一条狗。说明自远古时期起，从罗布泊通向龟兹的大道上，骆驼就是龟兹人祖先的重要驮运工具，也暗示在龟兹，绿洲文明和游牧文明很早就发生了接触和融合。
东西融合的史前文化，文化是由人创造的。不同人种、不同血缘和不同人文地理背景的居民往往创造出不同类型的文化。细石器时代后的铜石并用时代，以船底形石核石器为代表，具备中原文化特征的细石器的“东方型文化”与以几何形石器为代表、具有中亚文化特征的石器文化，一齐进入龟兹地区，两种文化在这里融合，形成了古龟兹辉煌灿烂的史前文明。在龟兹古国境内，至今发现的铜石并用的遗址有四个：柯坪遗址、阿克苏城东遗址、喀喇玉尔衮遗址和库车县南郊的哈拉墩遗址。
龟兹国境内的天山和确勒塔格山蕴藏着丰富的铜矿资源，其矿带分布广、埋藏浅，极利开采，为早期铜矿开采和冶炼—也为青铜文化提供了物质基础。克孜尔墓葬出土的铜器主要有铜斧、铜镜、铜勺、纺轮、锥、扣、项圈、耳环等小型生活用具和装饰物品。
出土铜器的鉴定表明，其加工工艺主要是锻制和铸造。如铜刀、铜锥、铜项圈、铜环等为锻造，而铜斧、铜镜、铜勺、铜扣、铜纺轮等则属铸造。其金属成分测试表明，其中有红铜器和青铜器，而以锡青铜器为主。
从铜器成分来看，克孜尔遗址和墓葬当属青铜文化无疑。但是从元素的组成分析看，铜器中锡元素多，而几乎不含有铅等元素，这与邻近的焉耆盆地的和静大西沟、拜契尔墓葬以及东部哈木的天山北路、黑沟梁等墓地发现的铜器有较大的差异，但是同公元前2000年到1000年的中亚费尔干纳盆地的铜器相一致。克孜尔墓地的铜器以锡青铜为主，铸造和锻造的工艺并存，并出现叠压锻打的工艺，反映出文化交流的特点。
广袤的龟兹大地，其天时和地利曾孕育了悠久的灌溉农业文化。考古发现，刀耕火种的定居种植遗址主要发端于河流中下游的古老绿洲之中。明确可见与种植农业生产有关的实物资料，主要有石质的各类农具，如磨制的石斧、石锄、石镰、磨盘等。石镰曾是古代农业生产中普遍使用的一种工具，龟兹地区也不例外。如阿克苏县东喀喇玉尔衮、库车的哈拉墩、轮台的克尤克沁、拜城的克孜尔等遗址都有发现。尤其是克孜尔墓地出土的石镰造型比例合理、实用、美观。这些石镰均呈长条形、弧背、凹刃或直刃，一端收缩成尖，另一端宽圆钝或斜直，便于安装木柄用以收割农作物。石镰的使用是绿洲农业文化的进步和发展的里程碑。这类石镰的形制与我国青铜时代的殷墟石镰，中亚两河流域、费尔干纳青铜时代的楚斯特石镰大体相同。石镰不仅是亚洲地区远古农业生产中的农具，从其磨制工艺和造型看，无疑也堪称史前时代的艺术珍品。
龟兹人祖先的人种问题，是一个悬而未决的超级难题，一直吸引着全世界关注的目光，让我们试着从扑朔迷离的考古发掘中来寻找答案吧。
1985年，考古工作者在地处天山山脉南坡丘陵地带的温宿县包孜东乡西北发掘出一座公元元年前后的游牧民墓葬。这个墓葬为我们打开了一扇人种学的窗口。
这个墓葬共出土10例颅骨（男二女八），经人类学专家进行24项观察和65项测量得出的结论称：“从形态观察和测量结果可以看出，该批颅骨既具有黄种人的大部分特征，也有一些白种人的明显特征（如面部突变、鼻颧骨、鼻骨最小且高，鼻指数，梨状下缘形状等）。”而一座突厥族古墓出土的颅骨特征却是“鼻颧骨146，总面角86，齿槽面角86，说明面部扁平，并为平颌型；犬齿窝中等，不发达的鼻棘，梨状孔下缘为鼻前窝形等特征，明显属于大蒙古人种的性状。……这例头骨，虽具大蒙古人种的许多基本特征，但有些项目却超出大蒙古人种的范畴，而极接近或者就落在欧罗巴人种范围之内”。秦汉时期龟兹地区已有不少蒙古利亚人种，同时还呈现不少白种人的明显特征。世界上很少有这样的地方—众多东西方人种在这里交叉、渗透、纠缠、汇聚。
包孜东乡古墓出土人颅骨分析清楚地表明，龟兹所处的地理位置，是一个民族迁徙的大走廊，除土著的龟兹人之外，来自东西方的不同人种在这里交流、融合，他们在这个世界东西方人种相互渗透的人类博物馆里，融合形成了具有共同民族特征与文化心理的新的共同体—“龟兹人”。
在远古时期，龟兹国虽有不少讲东伊兰语的人种，但随着历史的发展，属于阿尔泰语系的各族群不断进入西域，尤其是阿尔泰语系中的突厥语族人进入天山南北者更多，如月氏、乌孙、匈奴、高车、突厥、回纥等各族；另还有属于阿尔泰语系通古斯语族、蒙古语族的鲜卑、柔然、蒙古等族，从而使龟兹地区形成了以突厥—铁勒语族为主的突厥语族人民。”