원통전 관세음보살후불도는 관세음보살좌상의 뒤 후불벽에 봉안되어 있는 관세음보살을 그린 삼존도 형식의 후불도이다. 그림에서 관세음보살은 정병을 올린 꽃가지를 받쳐 들고 정면을 향해 앉은 모습이다. 머리에는 화불(化佛)이 모셔진 보관(寶冠)을 쓰고 가슴에는 불꽃 모양 장식과 구슬로 만들어진 장신구를 착용하였다. 불신(佛身)에는 붉은 대의(大衣)와 녹색 부견의(覆肩衣)를 걸쳤는데, 대의의 옷깃은 흰색 바탕에 다채로운 채색을 한 꽃무늬를 그려 넣어 꾸몄다. 불신 뒤에는 원형의 두광(頭光)과 신광(身光)으로 이루어진 광배(光背)가 표현되었다. 신광에는 구불구불한 흰색 선을 그은 5색의 광선무늬가 채워져 있다. 관세음보살의 무릎 아래 두 명의 인물은 모두 관세음보살을 향하여 서있는데, 관세음보살 왼쪽의 인물은 아이들의 머리 모양인 쌍상투(雙髻)를 올린 채 두 손을 모은 모습이고 오른쪽의 인물은 성인 남자 모습으로 손에 홀(芴)을 들었다. 삼존상 뒤로 파란 하늘에 옆으로 흐르는 채운(彩雲), 푸른 산과 한 쌍의 소나무(雙竹)을 그려 배경으로 삼았다. 그림 양쪽 끝에 붉은색 직사각형 2개를 만들고 이 불화에 대한 기록을 남겼다. 첫머리에 ‘지리산 화엄사 관음탱 봉안(智理山華嚴寺觀音幀奉安)’이라고 쓰고, 증명(證明), 금어(金魚), 송주(誦呪) 등 제작을 위해 소임을 맡았던 인물의 이름과 시주에 참여한 인물 명단인 시주질(施主秩)을 기록하였다. 기록에 간기는 없으나 각황전 신중도를 그린 명성 우일(明星又日, 1910~1998)과 인식(仁植)이 그린 것으로 기록되어 있어, 1965년 신중도 조성 당시 그려진 것으로 생각된다.