藏佛殿位于三十三天石窟北侧，洞窟构造复杂，规模宏大，为我国石窟艺术所罕见。窟平面配置极为独特，窟形成平面似一个"凸"字，总深为三十三点五米，宽二十六点三米。由前堂、拜殿、甬道等几个部分组成。前堂为横长方形，横券顶。前堂之后，凿一近似方形的拜殿，正壁上开三个圆拱大龛。考古学家宿白先生考察后指出："马蹄寺北寺藏佛洞中央回廊两侧的十四尊佛像，是元代早期的塑像，目前已很少见到。分布在佛龛两侧的壁画，是明代早期的作品。"幸得常嘉煌先生捐赠在日本留学时勤工俭学挣得一千元钱，加固了藏佛殿内即将倒塌的两幅明代壁画。 要说起藏佛殿这一殿名，它还大有来历。 在很早以前，马蹄山系古时国王宫阙，楼台殿阁，壮丽人间。有一天，忽然狂风大作，乌云蔽日。自此后，年轻貌美的皇后整日昏睡不醒，随之国王不知去向，王宫大臣、太监、宫女天天减少，原来是有条孽龙在作祟。 这时，观世音菩萨转世。投生到个原帝王之家，封为王太子。太子无心安享人问的荣华富贵，一心想皈依佛法，就将一国之主的极尊之位让给其弟，便动身西行。原来他是要到西北马蹄山观音洞拜谒的三个师傅。他历经万水千山，来到马蹄山，分别到上、中、下三个观音洞参谒了三个大喇嘛，大喇嘛早知太子来历，授给七星智慧宝剑一口。 太子背负宝剑来到临松山下，得知孽龙残害无辜，决心前往除之。太子入宫，看到王后卧床昏睡，从鼻孔钻出一条小蛇，宝剑自动出鞘，蛇见宝剑光芒四射，立即缩入鼻孔，太子用语言激之，激出小蛇，忽然变成一条巨龙，在宫内上下腾飞，宝剑飞腾出鞘，经过几个回合的搏斗，太子终于将孽龙斩为三十三段。孽龙被斩，王后苏醒，王后提出让给半壁河山或供养太子，太子都一一谢绝．，太子要国人崇信佛法，王后立即将宫阙改为禅堂。王后命人采来白玉，自己动手仿太子形象，雕成一尊白玉像，太子说："我与甘人有缘，像在我在。从此将白玉像供在大殿，尊为本国臣民救度父母。后来，怕精美的白玉菩萨像遗失，为防盗窃，就在大殿内塑起一尊10米高的站佛像，把白玉菩萨像藏入大佛像腹内，藏佛殿由此而得名。后来，大西天秘密、无垢二祖师来马蹄寺言明，王太子就是观世音菩萨，更加激起人们的敬仰之情。