경주시 외동읍 모화리 원원사지(사적 제46호)에 동·서로 마주보고 서 있는 통일신라시대의 3층석탑이다. 원원사가 세워진 시기에 대해서는 일연스님이 지은 『삼국유사』권제5 신주 제6 명랑신인조에 그 내용이 전해져 오고 있다.
또 신라 서울 동남쪽 20여 리 되는 곳에 원원사(遠源寺)가 있는데, 세상에 이런 말이 전한다.
"안혜 등의 네 대덕(안혜, 낭융, 광학, 대연)이 김유신(신라가 삼국을 통일하는데 중심적인 역할을 한 장군), 김의원(신라 중대의 귀족), 김술종(신라의 진골출신으로 진덕여왕 때 삭주도독을 지냄, 김유신과 함께 삼국통일에 큰 공을 세운 화랑 죽지랑의 아버지) 등과 함께 발원하여 세운 절이다. 네 대덕의 유골은 모두 절의 동쪽 봉우리에 묻혀 있기 때문에 이름을 사령산 조사암이라고 한다."
위의 내용으로 볼 때 원원사는 7세기 중엽에 세워진 사찰임을 알 수 있다.
원원사지 두 탑은 같은 구조로 이루어져 있는데, 2층 기단의 네 면의 각 기둥 사이에 3구씩 전체 12구의 십이지신상(땅을 지키는 열두 신장으로 열두 방향을 가리키는 방위신이기도 하다. 호랑이·토끼·용·뱀·말·소·원숭이·닭·돼지·개·쥐·양 등 열두 마리 짐승으로 몸은 사람의 모습을 하고 있다)이 조각되어 있다. 이들 십이지신상은 모두 연꽃무늬 대좌에 앉아 있는데, 평복의 옷차림에 옷자락이 하늘로 날리는 모습을 하고 있다. 동탑의 동쪽면 십이지상 1구와 서탑의 남쪽면 십이지신상 2구는 없어진 상태이다.
두 탑의 1층 몸돌의 네 면에는 갑옷을 입고 무기를 든 사천왕상(동서남북에서 부처님의 법을 지키는 수호신으로 동쪽의 지국천왕, 서쪽의 광목천왕, 남쪽의 증장천왕, 북쪽의 다문천왕 등이다. 우리나라 사찰의 입구에 있는 천왕문 안에 보통 모셔져 있다)이 조각되어 있는데 이 중 서탑 남면의 사천왕상 1구는 없어졌다.
