第十六～二十窟是云岡最早開鑿的一組洞窟，因系著名高僧曇曜主持營建，故稱“曇曜五窟”。窟制相同，平面呈馬蹄形，穹窿頂，窟內造像以三世佛為主，主像雕飾奇偉，冠于一世，分別象征著北魏的五位皇帝。

第十六、十七窟是一組。第十六窟主像為釋迦立佛，高13. 5米，波紋狀發髻，清秀俊逸。佛像身穿褒衣博帶式袈裟，胸前結帶下垂，屬北魏太和年間推行漢化時的服制。