미륵리 불두는 충주의 미륵사지에서 하늘재로 향하는 길가에 있는 불두이다. 불신은 없고 부처님 머리 조각이 미완성 상태로 놓였다. 2000년에 도난당했다가 2003년 다시 원래 위치로 돌아왔다. 이후 새로 만든 불신 위에 불두를 올려놓았다. 대형 화강암 불두로 이목구비가 뚜렷하게 남아있고, 눈매는 일자형으로 보이며 입도 일자형으로 다소 작게 표현되었고 입술 윤곽선이 선명하게 드러나 있다. 코와 입 사이에는 사실적으로 음각 주름선이 나타나 있고 귀는 길며 코끝은 오뚝하지 않고 다소 편평하게 처리하였다.
미륵리 불두는 고려 시대 지방 불상 양식을 살필 수 있는 자료이다. 불두만 보았을 때도 거대한 크기이며 불두의 전체인 모습은 역삼각형에 가깝고 머리 윗부분은 편평하다. 얼굴의 이목구비는 매우 추상적으로 표현하여 옛 불상의 느낌이 보이지 않아서, 안내문을 보기 전에는 현대의 조각품으로 착각하기 쉽다.