1744년에 제작된 3폭 구성의 후불도로, 경상북도 김천시 대항면 직지사에 있다. 대웅전 내부 후불벽 중앙에 「석가불회도」, 좌측에 「약사불회도」, 우측에 「아미타불회도」가 걸려 있다. 각 폭은 비단 바탕에 채색으로 그려졌으며, 「석가불회도」는 세로 610㎝, 가로 300㎝, 「약사불회도」와 「아미타불회도」는 각각 세로 610㎝, 가로 240㎝ 크기이다. 1980년 보물로 지정되었다.
중앙의 「석가불회도」는 석가불이 설법하는 장면을 묘사하고 있다. 화면 중앙의 높은 연화대 위에 결가부좌한 석가불은 주1의 법의를 착용하고 주2을 하고 있다. 석가불의 균형 잡힌 체구와 둥근 얼굴은 부드럽고 자비로운 표정을 드러내며, 주3과 주4은 세밀하게 묘사되었다. 석가불의 좌우와 뒤편에는 팔대보살(八大菩薩), 십대제자(十大弟子), 사천왕 등이 배치되어 있다.
「아미타불회도」와 「약사불회도」는 「석가불회도」의 구성과 배치를 따르고 있다. 다만 아미타불과 약사불은 석가불과 달리 양 어깨에 걸친 주5을 입고 있다. 「아미타불회도」에는 아미타불의 협시인 관음과 세지보살을 비롯한 10위의 보살, 범천(梵天)과 제석천(帝釋天), 18성중(聖衆), 팔금강(八金剛), 천동(天童)과 천녀(天女) 등이 배치되었다. 「약사불회도」에는 왼손에 약함을 든 약사불을 중심으로, 일광 · 월광보살을 비롯한 팔대보살, 12성중, 약사십이신장(藥師十二神將), 그리고 인왕, 주6, 주7 등이 배치되어 있다. 「삼존불탱화」의 회화적 구성은 화면 상단으로 갈수록 인물들이 작아지며, 구름을 표현함으로써 공간감을 강조하고 있다. 또한 권속들이 주존불을 에워싸는 배치와 광배의 표현은 본존을 돋보이게 하는 데 중요한 역할을 한다.
「삼존불탱화」 각 폭의 사방 가장자리에는 범자(梵字)가 기록되어 있다. 이들 범자는 『조상경(造像經)』의 「제불보살복장단의식(諸佛菩薩腹藏壇儀式)」, 「묘길상대교왕경(妙吉祥大敎王經)」, 그리고 「삼실지단석(三悉地壇釋)」 등의 진언(眞言)과 일치한다. 범자로 기록된 진언들은 17~18세기 조선 불화, 특히 후불탱화와 괘불에서 자주 나타난다. 불화의 가장자리에 범자와 진언을 기록하는 것은 그 자체로 복장물과 불복장의식(佛腹藏儀式), 점안의식(點眼儀式)과 동일한 상징성을 지닌다.
화기에는 여러 화승의 소속이 명확히 기록되어 있다. 세관(世冠)은 황악산 직지사, 밀기(密機)는 영천 은해사 소속 암자인 운부사, 서징(瑞澄)은 대구 동화사, 성찬(性䝺)은 예천 대곡사에 소속된 화승들로 확인된다. 세관은 18세기 초 직지사 화승 집단의 중요 인물로, 탁휘(卓輝)와 성징(性澄) 등 선배 화승들의 영향을 받았으며, 경상북도 서북부 지역의 불화 제작을 주도했다. 반면 밀기와 서징은 팔공산 화파를 계승한 화승들이다. 이 불화가 경상북도에서 활동했던 팔공산 화파와 황악산 화파의 협력하에 제작되었음을 알 수 있다.
짜임새 있는 구성, 화면의 깊이감, 정교한 세부 묘사, 안정된 색채로 18세기 불화를 대표하는 우수한 작품이다. 특히 불화의 네 변에 쓰인 범자들은 조선 후기 불화에 생명력을 불어넣어 주는 복장과 같은 상징성을 지닌다.