경주 남산 불곡 마애여래좌상은 남산의 북쪽 끝자락에 형성된 작은 계곡인 불곡 내에 있다. 마애불이 조성된 바위의 높이는 4.3m이며, 감실과 불상의 높이는 160㎝이다. 계곡 중턱 능선 위에 돌출된 암반의 남동쪽 면을 약 1m 깊이로 파내어 감실을 조성하고, 그 안에 환조에 가까운 고부조로 불상을 새겼다. 이와 같이 깊게 판 감실 내에 불상을 안치한 제작 방식은 중국 석굴사원 형식의 재현을 의도한 것으로 생각된다. 마애불은 감실 안의 좁은 공간에 새겨져 있어, 고개를 약간 앞으로 수그리고 있는 듯한 모습이다. 머리는 소발이며, 낮고 작은 육계를 갖추고 있다. 얼굴은 둥글고 통통하며, 눈이 약간 부은 듯이 표현되었고 입가에는 미소를 머금었다. 대의는 양 어깨를 덮는 방식으로 착용하였는데, 삼국시대 불상의 일반적인 착의 형태인 통견으로 추정된다. 열린 가슴에는 내의 단이 굵은 사선으로 표현되었다. 불상은 결가부좌한 자세로 양손을 배 앞에 모으고 소맷자락으로 가리고 있어, 선정에 든 모습을 표현하고 있다. 결가부좌한 오른쪽 발이 바깥으로 노출되어 있는데, 발가락 등의 세부 표현을 생략하여 마치 버선처럼 묘사되었다. 대좌는 별도로 새기지 않았지만, 대의자락이 전면을 덮은 상현좌(裳懸坐)를 이루고 있다. 대의자락은 짧게 덮여 있으며, 여러 겹으로 중첩되며 불규칙한 형태로 주름을 이루고 있다. 이 상은 신체에 비하여 머리와 발이 크게 표현되어 있고, 둥근 얼굴에 미소를 띠고 있다. 특히 도톰하게 부푼 듯한 눈두덩이는 신라 초기 불상에 나타나는 특징 중 하나이다. 또한 복부 앞에 모으고 있는 손모양은 우리나라 초기 불상의 수인인 선정인과 유사하며, 짧은 상현좌의 형태 역시 경주 인왕동 석조여래좌상과 같은 신라 초기 석불과 비슷한 특징이다. 이 상의 부드러운 조형성은 경주 남산 장창곡 석조미륵여래삼존과 유사하여, 중국 북제 양식의 영향을 반영한 것으로 볼 수 있다. 이로 미루어 제작 시기는 7세기 전반 무렵으로 추정된다. 한편 이 상은 육계의 형태가 뚜렷하지 않고 어깨에 걸친 대의 자락이 명확하게 구분되지 않아 마치 두건을 쓴 듯한 모습으로도 보인다. 이로 인해 이 상은 일본 교토(京都) 마쓰노오타이샤(松尾大社)의 목조여신좌상과 비교되어, 고대 산신신앙에 의거하여 조성된 여신상일 가능성이 제기되기도 하였다. 또한 두건을 쓰고 손을 포갠 듯한 형상에 대해서는 승가대사와의 유사성이 언급되기도 하였다. 그러나 마애불의 머리 위에 솟은 것은 낮고 작지만 육계로 판단되며, 이는 앞서 언급한 신라 초기 불상의 특징과도 닮아있다. 따라서 이 상은 경주 지역 마애불 중 가장 이른 시기에 조성된 마애불로서, 7세기 신라 불상의 특징을 잘 반영하고 있는 작품으로 판단된다.