미륵사지 석탑은 절반 이상 붕괴되어 6층 일부까지만 남아 있었는데 본래 9층이었을 것으로 추정된다. 서측면을 중심으로 1층 높이까지 석축이 보강되어 있었고 그 윗부분은 1915년 일본인들에 의해 콘크리트로 덧씌워 보수된 상태였다.

1층 내부에는 동서남북 네 방향으로 십자형 공간이 있으며 그 중심에는 심주석이 형성되어 있는 것이 특징이다. 또한, 고대 목탑의 구조와 양식을 반영하고 있어 당시 백제 건축기술의 수준을 엿볼 수 있으며 우리나라 최고(最高), 최대(最大)의 석탑으로 그 가치가 크다.

한편, 2009년 1월 석탑 1층 심주석에서 사리장엄이 출토되었는데 금제사리봉영기(金製舍利奉迎記)에서 己亥年(639년) 명문이 확인됨으로써 석탑의 건립시기 및 미륵사 창건의 주체와 성격이 밝혀졌다.