2011년 충청남도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정되었다. 불상은 높이 49.4㎝. 목조석가여래좌상은 선림사 원통전에 주존 불상으로 봉안되어 있다. 오른손은 무릎에서 항마촉지인(降魔觸地印)을 하였고, 왼손은 손바닥을 위로 하여 엄지와 중지를 맞댄 조선 후기의 전형적인 석가불의 수인을 취하고 있다.
상반신이 긴 신체 비례와 작은 얼굴, 오밀조밀한 이목구비와 이국적인 인상 등이 특징이다. 고개를 약간 숙인 자세에 머리가 작고 어깨와 무릎이 넓어 안정감이 있다. 머리에는 경계가 불분명한 육계, 중간계주와 정상계주가 있고 큼직한 나발을 표현하였다. 턱이 좁아지는 역삼각형의 얼굴에 눈꼬리가 부드럽게 올라간 눈, 날카로운 콧날, 입술 끝이 올라간 야무진 입 등이 표현되어강한 인상에 야무진 느낌을 준다.
착의법은 변형편단우견식으로 대의가 오른쪽 어깨를 살짝 덮어 오른 팔을 드러냈으며 다리와 다리 사이의 주름은 비슷한 간격으로 부채꼴로 펼쳐져 평면적이며 옷주름은 단순하면서도 간결한 특징을 보인다. 특히 오른쪽 어깨를 반달형으로 덮은 대의 주름과 승각기의 끝을 반전하여 부드럽게 접은 모습은 다른 불상에서 보이지 않는 특징이다.
고개를 숙인 자세나 항마촉지인의 모습, 변형편단우견식 착의법 등은 조선 후기 석가여래상의 일반적인 특징이다. 그리고 머리가 작고 상반신이 긴 신체 비례와 어깨, 무릎이 넓은 안정적인 자세 등은 조각승 각민이 제작한 1606년 공주 동학사 목조석가여래삼불좌상(보물, 2011년 지정), 현진의 1612년 함양 상련대 목조보살좌상, 1614년 숭림사 보광전 목조석가여래좌상(전북특별자치도 유형문화유산, 2001년 지정) 등 17세기 전반에 제작시기를 알 수 있는 기년명 불상과 유사하다.
선림사 목조석가여래좌상은 조성발원문이 발견되지 않아 조성 시기와 작가를 알 수 없지만 불상 양식을 통해 17세기 전반에 제작된 것으로 추정된다. 보존 상태가 좋고 안정적인 자세와 신체 비례, 뚜렷한 이목구비가 특징이며 조형적으로도 뛰어난 점에서 조선 후기 불교조각 연구에 귀중한 자료가 되는 작품이다.