높이 5.1m. 경주 무열왕릉 동북쪽의 경사진 언덕에 있는 모전석탑(模塼石塔) 계열의 석탑이다. 이형(異形)의 받침 위에 3층의 몸돌과 지붕돌을 올렸는데, 머리장식인 상륜부(相輪部)는 모두 없어진 상태이다.
땅 위에 길고 큰 돌 4장을 깔아 바닥돌로 삼았는데, 그 위에는 크고 네모난 돌덩이 모양의 석괴형(石塊形) 돌 8장을 2단으로 쌓아서 정육면체의 이형 받침돌을 구성하였다. 받침 윗면에는 몸돌을 받치기 위해 1장의 널돌을 두었다.
탑신부의 몸돌과 지붕돌은 각각 하나의 돌로 되어 있다. 1층 몸돌은 여섯 개의 면이 모두 반듯한 정육면체로 모서리 기둥의 표시는 없고, 앞면 가운데에 큼직한 네모꼴 감실(龕室)을 얇게 파서 문을 표시하였다. 문의 중심부에는 4개의 못자리가 있는데, 쇠장식을 달았던 흔적으로 추정된다. 문의 좌우에는 인왕상이 1구씩 문을 향하여 조각되어 있다. 왼쪽 인왕상은 허리를 문쪽으로 내밀면서 머리를 오른쪽으로 돌려 위를 쳐다보고 있는데, 오른손은 허리에 걸치고 왼손은 어깨까지 들어 주먹으로 치려는 자세를 하고 있다. 오른쪽 인왕상은 얼굴을 왼쪽의 문을 향해 돌렸는데, 오른손은 어깨까지 들어 법구(法具)의 하나인 금강저(金剛杵)의 끝을 잡았고, 왼손은 왼쪽 허리께로 비스듬히 내려간 금강저의 끝부분을 잡아 아래쪽으로 내지르려는 자세를 취하고 있다.
지붕돌은 하나의 돌에 받침과 층급을 모두 표시하였는데, 받침은 1층부터 3층까지 5단·5단·4단이고, 층급은 1층부터 3층까지 7단·6단·7단으로 되어 있다. 이러한 층급의 형식과 함께 처마와 처마가 맞닿은 전각(轉角)이 평행으로 직선을 이룬 것은 전탑에서 흔히 나타나는 모습이다.
이 석탑은 정육면체의 이형 받침을 하고 있는 것으로 보아, 경주 남산동 동·서 삼층석탑(보물, 1963년 지정) 가운데 동탑을 본딴 것으로 여겨진다. 다만, 동탑이 받침 위에 3단의 굄을 둔 것에 비해, 이 석탑은 1장의 널돌로 생략하고 있어서, 널돌이 퇴화하는 과정에서 건립된 것으로 추정된다. 각 층의 몸돌보다 지붕돌이 커서 균형이 맞지 않아 둔중한 느낌을 주고 보존 상태도 좋지 못하지만, 전탑계 석탑의 유형 분포를 조사하고 연구하는 데에 하나의 지표로 중시되는 유물이다.