从明永乐年间兴起的格鲁派是对炳灵寺影响最大的教派，被永乐皇帝封为“大慈法王”的宗喀巴第四大弟子绛钦却杰代表宗喀巴进京朝觐时，曾两次路过炳灵寺宣讲佛法教义。其后格鲁派在寺院内相继进行了一系列的宏法活动，对炳灵寺的寺院建筑、洞窟、壁画等连续两次进行了重修、重绘，在炳灵寺重绘的窟龛中，格鲁派壁画占了百分之八十以上。并且，还重新开建了一些新的洞窟，从而形成了炳灵寺石窟汉藏佛教并存的独特风貌。

　　清顺治2年，炳灵寺还确立了藏传佛教活佛转世体系，这时寺内佛殿经堂密布，僧舍遍沟，僧人巨增，盛况空前。并形成了上下寺之分，有上一千，下八百僧众之说，隶属于炳灵寺的中小属寺遍及甘、青、内蒙等地共60余座。这一时期石窟寺内历史上遗留下来的佛教造像雕塑、壁画等艺术珍品都得到了良好的保护并有所增加，同时，寺殿内供朝拜的各类铜质佛造像、彩绘泥塑像、木刻雕版造像、壁画、唐卡等藏传佛教艺术也得到长足发展，据传仅唐卡就珍藏有上万件，三世达赖喇嘛索南嘉措、拉卜楞寺嘉木祥三世活佛都曾专程来炳灵寺朝拜。