대웅전 내부에는 목조비로자나삼신불좌상이 봉안되어 있다. 삼신불이란 화엄사상에 근원을 둔 도상으로 법신 비로자나불(法身毘盧舍那佛), 보신 노사나불(報身盧舍那佛), 화신 석가모니불(化身釋迦牟尼佛)로 구성된 삼존불이다. 각 존상의 크기는 비로자나불은 높이 280㎝, 최대너비 179㎝, 노사나불은 높이 264.5㎝, 최대너비 160㎝, 석가모니불은 높이 245㎝, 최대너비 161㎝이다. 2006년 보물로 지정되었다가, 2021년 보물 해제와 동시에 국보로 지정되었다. 대웅전 삼신불 조성과 관련된 기록은 1697년 개간(開刊)한 『호남도 구례현 지리산 대화엄사 사적(湖南道求禮縣智異山大華嚴寺事蹟)』, 그리고 2015년과 2020년의 정밀 조사 당시 복장유물로 수습된 시주질(施主秩), 노사나불과 석가모니불 대좌에 먹으로 쓴 글씨가 남아 있다. 제작 시기는 기록마다 조금씩 차이가 나지만 종합해 볼 때, 1634년 3월 시작하여 8월에 마치고, 1635년 가을에 대웅전에서 점안식을 거행한 것으로 보인다. 벽암 각성(碧巖覺性, 1575~1660) 스님의 주도로 선조의 아들 의창군(義昌君) 이광(李珖, 1589~1645) 부부, 사위 동양위(東陽尉) 신익성(申翊聖, 1588~1644) 부부, 왕실 상궁 여러 명과 스님 580여명을 포함한 1,320명이 시주에 참여하였다. 제작에는 조각승 청헌(淸軒, 淸憲), 응원(應元), 인규(印均)를 비롯하여 그 제자들까지 총 18명이 참여하였다. 청헌과 그 제자들은 비로자나불과 석가모니불을, 응원과 인규의 제자들은 노사나불을 제작한 것으로 추정된다. 삼신불상은 후불벽 앞 불단에 놓인 팔각대좌 위, 연화대좌에 결가부좌한 모습으로 봉안되어 있다. 가운데 모셔진 존상이 비로자나불이고, 비로자나불 왼쪽이 노사나불, 오른쪽이 석가모니불이다. 이 삼존상은 화엄사상의 삼신불 도상을 구현한 온전한 예이며, 특히 설법인을 하고 보관을 쓴 보살 모습의 노사나불 도상은 조선후기 대형 불상으로 조성된 거의 유일한 예이다. 중수 기록은 1754년(영조 30) 또는 1757년(영조 33), 1973년, 1997년, 2018년, 2021년 총 다섯 차례 확인된다. 첫 번째 중수는 회심(會心) 대사가 주지일 때 삼존불을 중수, 개금하고 후불벽에 봉안할 불화도 함께 제작하였다고 전하지만, 남아 있는 기록과 후불도 화기에서 3년의 오차가 확인된다. 두 번째는 1973년 9월 6일(음력 7월 29일) 리산 도광(离山導光, 1922~1984) 스님 주지 재임(1969.11.21.~1975.8.23.) 때 개금 불사 점안식을 하였고, 세 번째는 1997년 송천 종열(松泉宗烈) 스님 주지 재임(1994.7.1.~1998.6.30.) 때 개금 불사를 하였다. 네 번째는 초암 덕문(草岩德門) 스님 재임 중인 2018년 4월 26일에서 29일까지 ‘부처님오신날’을 앞두고 각황전과 대웅전 불상의 부분 개금 불사를 하였다. 다섯 번째는 2021년 6월 5일, 복장 불사 회향 및 점안 법회를 거행하였다. 대웅전 목조비로자나삼신불좌상 가운데 비로나자불과 노사나불에서는 경전, 의례집, 다라니, 시주질, 후령통, 황초폭자 등 많은 양의 복장유물이 수습되었다. 복장유물은 현재 화엄사 성보박물관에 소장되어 있다.