2011년 충청남도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정되었다. 보살상은 높이 59㎝, 무릎 너비 36.6㎝. 목조관음보살좌상은 선림사 원통전의 주존불상인 목조석가여래좌상(충청남도 유형문화재, 2011년 지정)의 좌협시로 봉안되어 있다. 보살상 내부에서 『묘법연화경』, 『묘법연화경요해서』 8권, 다라니 1매, 개금 원문(현대) 등이 발견되었다. 균형 잡힌 신체 비례에 방형의 얼굴과 근엄한 표정, 천의를 입은 착의법, 무릎에 찬 장식적인 갑대 등이 주목되는 특징이다.
목조관음보살상은 높이 59㎝인 중형으로, 머리에 높은 보관을 쓰고 오른손에 작은 정병을 들었고, 왼손에 엄지와 중지를 맞댄 손 모습을 취하였다. 결가부좌의 자세에 몸에 비해 머리가 큰 편이지만 넓은 어깨와 무릎 표현에서 안정감 있는 균형미를 보인다. 얼굴에는 눈꼬리가 올라간 긴 눈, 오뚝한 콧날, 얇고 가늘면서 꽉 다문 입을 표현하여 근엄한 인상을 준다.
착의법은 양어깨 위로 천의를 숄처럼 둘렀으며 천의 자락이 팔 뒤로 늘어진 다음 다시 양팔에 걸쳐 흘러내린 모습이다. 가슴에는 수평의 승각기를 입었고 군의는 꽃잎처럼 주름이 접혀 특징적이다. 특히 양쪽 무릎에 화문과 늘어뜨린 수식 등으로 이루어진 갑대를 표현하여 장식성이 두드러진다.
선림사 목조관음보살좌상은 근엄한 표정, 균형 잡힌 당당한 신체 비례, 그리고 천의를 입고 갑대를 두른 무릎 장식 등에서 1655년 법주사 목조관음보살좌상, 1662년 순천 송광사 목조보살좌상, 공주 갑사 대적전 목조보살좌상 등과 비교된다. 특히 1662년 순천 송광사 목조보살좌상과는 신체 비례, 오른손에 든 정병, 승각기 아래 꽃잎형으로 접힌 군의 주름 등의 모습까지 닮았다. 선림사 목조관음보살좌상과 비교한 이 작품들은 모두 17세기 중 · 후반기에 충청도와 전라도 지역에서 주로 활동한 조각승 혜희(惠熙, 慧熙)의 작품이다. 따라서 선림사 보살상 역시 혜희 계열의 조각승에 의해 17세기 후반기 또는 18세기 초에 조성된 것으로 추정된다.
선림사 목조관음보살좌상은 조성발원문이 발견되지 않아 조성 시기와 작가를 알 수 없지만, 앞으로 숙인 자세에 방형의 얼굴과 신체 비례는 조선 후기 보살상의 일반적인 특징을 따른 불상이다. 또한 천의식 착의와 갑대를 찬 장식성 등에서 17세기 후반기에 활동한 조각승 혜희의 작품과 유사성을 보여 조선 후기 불교조각과 혜희계 불상 연구에 중요한 자료로 평가된다.