De visar Balachandran Prabhakaran, son till rebellledaren Velupillai Prabhakaran, äter choklad på en bänk.
Kampanjgruppen Journalister för demokrati i Sri Lanka säger att de är bevis på att pojken blev avrättad.
En militär talesman förnekade anklagelserna.
Han sa att de var baserade på "lite, halvsanningar och rykten".
JDS säger analys av fotografiernas metadata visar att de togs av samma kamera vid 10:14 och 12:01 den 19 maj 2009 - den sista dagen av Sri Lankas styrkors bittra 26-åriga krig mot tigrarna.
Velupillai Prabhakaran dog ungefär samtidigt i en landsträcka mellan Nanthikadallagunen och havet, där hundratusentals civila fångades under de sista blodiga månaderna av konflikten.
Armén sa att han dödades i strid men människorättsgrupper sa att han kunde ha dödats efter att ha kapitulerat.
Den brittiske filmaren Callum Macrae säger att fotografierna av Balachandran Prabhakaran - som visar den unge pojken först alert och oskadd och i förvar av soldater men sedan död, skjuten fem gånger i bröstet - utesluter regeringens påstående att Balachandran dödades i korseld.
"Hans död var avsiktlig och beräknad. Detta är ett bevis, bortom rimligt tvivel, på avrättningen av ett barn - inte ett slagfält död, "sade Macrae. "Bilderna fyller i skrämmande detaljer om omständigheterna kring hans mord - och lämnar Sri Lankas regering med ännu fler frågor att besvara."
Men armé talesman Ruwan Wanigasuriya sade bilderna visade "inga materiella bevis", och släpptes i Mr Macraes senaste dokumentär, No Fire Zone (NFZ), som är tid för att sammanfalla med en session i FN:s råd för mänskliga rättigheter nästa månad.
Under de senaste två åren har Macrae gjort filmer för den brittiska TV-stationen, Channel 4, med hjälp av videobevis för att hävda att regeringssidan begick allvarliga krigsförbrytelser när den besegrade de tamilska Tiger-militanterna 2009 - anklagelser som alltid förnekats av Colombo.
Den nya filmen kommer att visas på Genèves filmfestival för mänskliga rättigheter under FN:s råd för mänskliga rättigheter nästa månad.
Under tiden har 133 srilankesiska kristna präster, främst från den tidigare krigszonen, undertecknat ett brev där FN:s råd för mänskliga rättigheter uppmanas att anta en stark resolution som är kritisk till Colombo och kommer att inleda en internationell utredning om alla påstådda krigsförbrytelser.
De tamilska kyrkomännen och kvinnorna säger idag att den etniska minoritetens kultur, religioner, språk och land förtrycks med vad de säger är "en avsikt att förinta oss helt eller delvis".
Fotografier har dykt upp som sägs visa den 12-årige sonen till en tamilsk rebellledare levande och väl häktad mindre än två timmar innan han sköts död.