1998년 강원도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정되었다. 불상 높이 150㎝. 전체적으로 손상된 부분이 많아 세부 표현은 알 수 없지만, 본존인 비로자나불을 중심으로 좌우에 협시보살상을 조각한 것으로 추정된다.
원주 수암리 마애삼존불상이 위치한 일대는 탑신석과 옥개석을 비롯해 많은 양의 기와편이 흩어져 있던 사지(寺址)로 알려져 있었다. 현재는 사지로 추정할 만한 유구 및 유물은 확인되지 않으며, 2011년에는 일대가 정비되어 탐방로 등이 설치되었다.
마애삼존불상은 높이 205㎝의 암벽 면을 다듬어 선각으로 불상 1구와 보살상 2구를 조각했다. 상들은 모두 마모가 심한 편인데, 가운데 좌상(坐像)의 본존불을 중심으로 좌우에는 입상(立像)의 보살상을 새겼다. 본존불에서는 두광(頭光)과 신광(身光)이 모두 확인되고, 좌우에 위치한 보살상은 두광만 확인된다.
본존불은 2단으로 구성된 연화대좌 위에 결가부좌한 형태로, 얼굴 부분은 마모되었다. 착의법은 양쪽 어깨를 모두 덮은 통견으로, 몇 가닥의 굵은 선만 확인할 수 있다. 파손과 마멸이 심해 정확한 수인은 알 수 없으나, 두 손의 위치로 미루어 보아 가슴 쪽에서 지권인(智拳印)을 결하고 있는 비로자나불로 추정된다.
본존불 오른쪽의 협시보살상은 왼쪽 협시보살상에 비해 상대적으로 손상이 덜한데, 상체에 비해 하체를 길게 표현한 입상이다. 얼굴 부분은 마모가 심해 세부 표현은 알 수 없고, 보관의 형태만 남아 있다. 두 손은 가슴 부분에서 합장을 한 모습으로, 천의(天衣) 자락을 상체에서 하체 쪽으로 길게 늘어뜨렸다.
왼쪽 협시보살상도 파손이 심해 두광을 비롯해 옷자락으로 추정되는 몇 가닥의 선만 확인된다.
전체적으로 마모가 심해 삼존불상의 세부적인 도상이나 조각 수법은 확인할 수 없지만, 강원도 지역에서는 보기 드물게 암벽 면에 삼존불을 모두 선각한 예이다.