Sidenvägen, som var Kinas handels- och kommunikationslänk västerut, öppnades 119 f.Kr.[1] Vid passagen för att komma in söder om Kinesiska muren och norr om Tibetanska högplatån passerar Sidenvägen oasstaden Dunhuang. Dunhuang var Kinas västligaste militära utpost och blev i och med Sidenvägen även en viktig knutpunkt för handelsresande. Under Norra Weidynastin år 366 såg munken Le Zun (乐尊) den vackra solnedgången vid berget Mingsha utanför Dunhuang, och han kände att detta måsta vara en helig plats. Samma år lät han gräva den första grottan i berget, vilket var starten för den långvariga uppbyggnaden av Mogaogrottorna.[2] Det finns även en källa som pekar på att den första grottan skulle ha grävts år 353.[3] Under de kommande 1 000 åren fram till 1300-talet under Yuandynastin fortsatte det att byggas nya grottor i området och dessa grottor målades och utsmyckades till buddhistiska tempel.[4]

Mogaogrottorna hade sin mest intensiva utveckling och sin gyllene ålder under Tangdynastin (618–907). Då var det mycket intensiv trafik längs Sidenvägen mot Kinas dåvarande huvudstad Chang'an, och folk från många kulturer sammanstrålade i Dunhuang. När Mingdynastin etablerades 1368 upphörde en stor del av handeln västerut längs Sidenvägen. Mogaogrottornas vidare utvecklingen avstannade och grottorna kom att successivt överges.[3]

De grottor som kunnat dateras är uppförda under följande dynastier:

Dynasti Tid Antal grottor1 Not1Norra Wei
Östra Wei
Västra Wei 386–534
534–550
535–557 23 Totalt för de tre dynastierna Suidynastin 581–618 95 – Tangdynastin 618–907 213 – De fem dynastierna 907–960 33 – Songdynastin 960–1276 98 – Västra Xia 1038–1227 3 Tanguter Yuandynastin 1276–1368 9 – 1 Där inget annat anges, Källa: Trudy Ring,Robert M. Salkin,Sharon La Boda (1997) (på engelska). International Dictionary of Historic Places. Fitzroy Dearborn Publishers. sid. 244. ISBN 9781884964046 

I början på 1000-talet gömdes en mycket stor samling av buddhistiska texter, kända som Dunhuangmanuskripten, i Biblioteksgrottan. Dokumenten låg dolda i mer än 800 år och hittades först år 1900 av munken Wang Yuanlu. Wang Yuanlu förstod inte manuskriptens värde, utan sålde en stor del av dem 1907 och 1908 mycket billigt till den brittiska arkeologen Aurel Stein och den franska sinologen Paul Pelliot.[5][6] Mogaogrottorna besöktes även av japanerna Tachibana Zuicho och Yoshikawa Koichiro 1911 liksom av ryssen Sergei Oldenburg 1914–1915, och de fick alla med sig betydande delar av Dunhuangmanuskripten till sina hemländer.[3]

År 1924 besökte den amerikanske arkeologen Langdon Warner Mogaogrottorna. Warner lyckades få färgen att släppa från väggarna i grottorna 324 och 328 genom att trycka skivor med bindemedel mot väggmålningarna, och kunde på så vis överföra några målningar till skivorna. Dessa målningar finns idag på Fogg Museum i Boston.[2][5][3]

År 1961 fick Mogaogrottorna skydd av den kinesiska lagen om kulturskatter. Grottorna hotades av ökensandens slitage och riskerade att bli övertäckta. Med början 1963 och fyra år framåt byggdes betongväggar längs bergssidorna för att skydda grottorna. Väggarna kom slutligen att täckas med ökensand för att ge ett miljöanpassat utseende.[2] Mogaogrottorna blev 1987 listade av Unesco som världsarv. År 2002 togs beslut om en plan som under sitt verkställande 2006–2025 är menad att ta fram metoder för det långsiktiga framtida bevarandet av Mogaogrottorna.[4]