대한불교조계종 제17교구 본사인 금산사(金山寺)의 말사이다. 도선(道詵)이 875년(헌강왕 1)에 창건하였다. 사적비에 의하면 도선이 남쪽의 산천을 유력하다가 남원에 이르러 두루 살펴본 끝에 남원의 진압사찰로 이 절을 창간하고 약사여래를 봉안하였는데, 초창기의 당우(堂宇)는 30동이 넘었다고 한다.
그 뒤 수차례의 흥패를 거듭하다가 1597년(선조 30)의 정유재란 때에 왜군에 의하여 만복사(萬福寺)와 함께 완전히 불타버린 것을 1754년(영조 30)에 부임한 부사 김세평(金世平)이 노계소(老稧所) · 신도계(信徒契) 등과 협의하여 약사전과 명월당(明月堂)을 재건하였고, 창건 당시의 철불을 약사전에 안치하였다.
1961년에는 주지 일학(一鶴)이 노계소 · 신도계의 보시를 받아 대웅전을 건립하고 완주 위봉사(威鳳寺) 보광명전(普光明殿)의 주불을 옮겨 봉안하였고, 1963년에는 도괴 직전의 명월당을 헐고 그 자리에 명부전을 지은 뒤 역시 위봉사의 시왕상을 이전, 안치하였으며, 오층석탑과 탑비 등을 건립하였다.
현존하는 당우로는 위의 것 외에 칠성각(七星閣)과 요사채가 있다. 중요문화유산으로는 약사전 안에 봉안된 철제여래좌상과 괘불(掛佛)이 있다. 선원사 철조여래좌상은 1965년 보물로 지정되었고, 괘불은 김세평이 약사전을 재건할 때 제작한 것으로 총 높이 12m, 너비 7.5m이다. 이 절은 남원 시내의 평지 절로서 고색은 거의 찾아볼 수 없으나 광한루 등과 함께 국가유산의 가치가 크다.