머리높이 8.3㎝. 국립경주박물관 소장. 목 상단이 절단된 이 보살머리는 1962년 국보로 지정된 금동미륵보살반가상(金銅彌勒菩薩半跏像)의 머리와 거의 유사하지만 보다 아름다운 미소를 띠고 있어서 삼국시대 최고의 미소보살로 높이 평가되고 있다.
머리에는 단순한 삼산보관(三山寶冠)을 쓰고 있는데 앞부분이 깨어졌을 뿐 1962년 국보로 지정된 불상의 보관과 동일한 것으로 생각된다. 그러나 이마의 중심부에 표현된 머리카락 묘사가 이 보살 이마에는 보이지 않아서 약간 다른 특징을 나타내고 있다. 이 점은 얼굴의 표현에서도 드러나고 있다.
짧고 둥근 얼굴에 순진무구한 웃음을 머금고 있는 것은 비슷하지만, 이 보살 얼굴에는 부은 듯한 눈두덩에 가늘게 뜬 눈, 짧고 통통한 코, 작고 예쁜 입과 입가의 보조개, 그리고 보다 통통한 뺨 등을 표현하였는데, 1962년 국보로 지정된 미륵보살상의 다소 가라앉은 얼굴과는 달리 복스럽고 천진난만한 표정을 짓고 있다.
오른쪽 뺨에는 손가락끝을 대었던 흔적이 보이는데 이것은 이 보살두가 오른손 손가락을 댄 금동반가사유상임을 단적으로 보여준다. 귀는 착 달라붙게 하였는데 약간 깨어진 끝만 제외한다면 거의 유사하다.
이처럼 이 보살두는 금동반가보살사유상의 머리로서 1962년 국보로 지정된 금동미륵보살반가상보다 뛰어난 6세기 후반기의 걸작품이므로, 전체 반가사유상이 남아 있다면 한국 최고걸작의 반가사유상으로 평가받을 수 있을 것으로 판단된다.
또한, 황룡사지에서 발견된 가장 오래된 불상 가운데 하나이므로 황룡사장륙상과 황룡사의 초기 불교미술을 연구하는 데 가장 귀중한 자료로 크게 주목받을 수 있을 것이다.