1950年國家將1944年建立的國立敦煌藝術研究所改名為敦煌文物研究所，開始了對敦煌石窟文物的保護。敦煌莫高窟、西千佛洞、安西榆林窟同屬敦煌石窟藝術體系，也都是國務院頒布的第一批​​全國重點文物保護單位。

1951年文化部委託清華大學、北京大學、古代建築修整所的古建、考古專家勘察莫高窟保護現狀，制定保護規劃。從50年代開始，針對莫高窟危崖、坍塌、壁畫和窟檐處於墜毀的危險狀態，搶修了5座唐宋木構窟檐，使其保持了原狀；擬定全面維修保護方案，並先後批撥專款對三處石窟窟壁地質​​病害造成有崩塌危險的懸崖和數以百計的洞窟進行全面維修加固，從而確保了石窟的安全。

1962年文化部報經國務院批准進行莫高窟加固工程，周總理批撥100多萬元專項資金，1962年進行勘測，1963年開始施工，到1966年秋完成了第一、二、三期石窟加固工程，共加固岩壁576米，洞窟354個。

1984年，經國家文物局批准，進行了莫高窟南區南段（第四期）加固工程，加固了第130—155窟之間26個洞窟長達172米的崖面，加上50年代進行的試驗性加固工程，總計加固岩壁798米，洞窟407個，分別佔南區岩壁的84%和洞窟總數的82%。所有經加固的岩壁和洞窟三十多年來尚未發生過坍塌、傾覆等地質病害。

1984年，國家文物局批准了西千佛洞加固工程方案，採用與莫高窟相同的擋牆支頂的方式進行加固。至19

幾十年來，敦煌研究院完成了敦煌莫高窟九層樓木建築落架大修等數十項重大文物保護維修項目。同時，採用邊沿加固等方法有效地整固了大量瀕臨脫落的壁畫；修復了莫高窟、西千佛洞、榆林窟、東千佛洞等石窟大面積脫落、起甲和酥鹼病害的壁畫4000多平方米。加固了傾倒和骨架腐朽的彩塑；通過上述各項搶救性保護措施，使瀕臨坍塌、損毀的石窟、壁畫和彩塑脫離了險境，得到了妥善保護。那些治理過的壁畫和彩塑，經過多年的觀察，依然保持了藝術造型的原有風格。

自1979年至今，研究院和國內外科研機構合作，先後承擔了國家和甘肅省下達的30多項科研項目，獲國家及省部級科技獎的有7項。其中“敦煌莫高窟起甲壁畫修復技術”獲文化部1985—1986年度文化科技成果獎一等獎；“應用PS-C加固風化砂岩石雕的研究”獲1988年度文化部科技進步獎二等獎；1995年獲國家科技進步二等獎。 “砂礫岩石窟崖體裂隙灌漿研究”獲1995年度國家文物局文物科技進步獎二等獎。 1997年又獲國家發明四等獎。 “一種矽酸鹽加固用灌漿材料”1996年獲國家發明專利。

1996年，列入甘肅省科委“八·五”重點科技攻關項目的“敦煌壁畫的計算機貯存與管理系統的研究”通過了甘肅省科委組織的技術鑑定和驗收；“瀕危下跌文物信息的計算機存貯與再現系統”（包含“曙光天演Power工作站在文物保護應用中的研究及其在造型配套中的要求”）被國家科委列入“九·五”國家重大課題。 《古代土建築遺址保護加固研究》於當年6月下旬通過由國家文物局組織的專家驗收，該項目達到國際領先水平。

改革開放以來，國家和甘肅省對敦煌石窟文物保護投入的專項經費約2000千萬元。現在正在進行的科研項目有國家文物局下達《中國古代石窟寺壁畫和彩塑及其保護研究》、《敦煌莫高窟環境演變與石窟保護》、《敦煌莫高窟及周邊地區環境演化科普教育》 、國家自然科學基金項目《多媒體與智能技術集成及藝術復原》等。

特別是莫高窟列入世界文化遺產以來，敦煌研究院與美國蓋蒂保護所（GCI）、日本東京國立文化財研究所，日本東京藝術大學等國外科研機構合作，將世界上的一些先進技術應用到敦煌石窟的保護中。研究院同美國蓋蒂保護所合作保護敦煌莫高窟項目是經聯合國教科文組織牽線搭橋，由國家文物局和美國蓋蒂保護研究所簽訂的旨在加強中國文物保護科研工作的國際合作項目。第一期工作始於1988年，1994年經國內外專家評估，給予高度評價，認為是蓋蒂保護所研究所在國際合作項目中最成功的一個範例。第二期合作項目“莫高窟壁畫保護研究”於1997年開始。

和日本東京國立文化財研究所合作保護敦煌莫高窟項目始於1988年，是日本在國際文物保護工作中最重要的項目；第二期合作項目於1998年結束。第三期合作項目於1999年由國家文物局批准。此外，還同日本東京藝術大學、加拿大國家保護研究所等外國機構合作進行敦煌石窟文物保護研究。研究院同美國蓋蒂保護研究所、中國文物研究所共同舉辦了“絲綢之路古遺址保護國際學術會議”。受聯合國教科文委員會資助和國家文物局的委託，舉辦了“中國石窟文物保護研究培訓班”。研究院還參加由美國蓋蒂保護研究所、澳大利亞遺產委員會、中國國際古蹟遺址理事會（ICOMOS）、中國文物研究所合作進行的《中國文物保護綱要——文物保護理論與實踐》這一國際合作項目。通過合作，促進了中美、中日的友好與學術交流。

在設施保護上，敦煌研究院利用香港邵逸夫先生捐款，在敦煌石窟安裝了鋁合金防盜窟門和玻璃屏風，有效地阻止了人為破壞。國家文物局另外撥專款安裝了莫高窟的安全技術防範系統機房控制室及洞窟報警系統，給整個窟區安裝了夜間巡邏照明燈，為晝夜控制全部洞窟、防止、監視人為破壞提供了硬件設施。

50年來，保護機構按部就班地擴大。 1952年敦煌文物研究所設立了保護組，1980年改為保護研究室，1984年隨著敦煌研究院機構的擴大而改為保護研究所。保護研究所是我國最早從事石窟文物科學保護的專業機構，現在已發展成為一個主要從事石窟文物保護綜合研究的科研實體。保護所下設環境室、分析室、修復室、檔案資料室，並設有敦煌研究院保護所與美國蓋蒂保護所、與日本東京國立文化財研究所合作項目研究實驗室等。目前已形成一支由博士、碩士、學士及多種學科的30多人的高、中、初級專業職稱相配套的文物保護科技隊伍。並擁有X射線衍射儀、X熒光光譜儀、富利葉紅外光譜儀、偏光顯微鏡、全自動環境監測儀等一批先進的大型儀器設備。

近十年來，敦煌研究院開展了石窟環境、病害機理、顏料變色、材料老化機理等系列課題。為便莫高窟得到有效保護，在經過多年對嚴重病害機理進行探討，對石窟文物所處的環境、文物本身的質地、材料及工藝過程進行研究，弄清環境對文物本身影響因素，以及對石窟文物可能產生的病害提出預見，採取預防性措施：