11 개의 얼굴을 지닌 관음보살을 일컬어 십일면관음이라 한다. 『십일면관세음신주경(十一面觀世音神呪經)』에 근거하는 십일면관음은 고대인도신화에 등장하는 태풍의 신 루드라(Rudra)에서 연원되는 것으로 보인다. 루드라는 11황신(荒神)이라고도 불리우는 신으로 어느 시기엔가 자비의 화신인 관음으로 변신한 것으로 보인다. 경전에 의하면 십일면관음의 형상을 다음과 같이 설명하고 있다. 정면의 세 얼굴은 보살의 얼굴을 하고 있는데, 이는 자심(慈心)을 내어 중생에게 즐거움을 주기 위함이다. 왼쪽 얼굴은 분노의 모습을 하고 있는데, 비심(悲心)을 일으켜 악한 중생을 구제하기 위함이다. 오른쪽 세 얼굴은 보살의 얼굴과 같으나 흰 이를 드러낸 모습을 하고 있는 것으로, 정업(淨業)을 행하는 사람에게 이를 더욱 권장하기 위함이다. 뒷 쪽의 1면은 크게 웃는 모습으로 선악의 모든 중생을 웃음으로써 모두 거두어들이려 함이다. 정상의 1면은 부처님의 형상으로 상근기(上根機)의 중생들에게 불도의 궁극적 이치를 설하는 모습을 표현한 것이다. 이상을 형상화한 십일면관음은 불교조각사상 크게 유행한 도상은 아니지만 석굴암 내 십일면관음보살 상은 우리나라 불교 조각 가운데에서도 가장 우수한 작품의 하나임으로, 본 보살상이 도상에 대한 이해를 필요로 하는 것이다. 본존불의 뒤쪽에 자리하고 있는 이 관음상은 석굴암의 부조 가운데에서도 회화성이 강한 작품으로 11면의 얼굴은 일반적인 한국의 불상에서 보여주는 인간의 체형(體型)에서 벗어나고 있으나, 이는 많은 얼굴과 눈을 통해 모든 중생에게 자비심을 베풀며, 또한 이들을 남김없이 구제하겠다고 하는 관음신앙의 조형화라 할 수 있다. 이후 11면관음상의 제작례는 흔히 찾을 수 없으나 최근의 조각가들에 의해 관심의 대상이 되고 있는 관음보살의 도상(圖像) 가운데 하나이다.