วัดพระพายหลวง
ตั้งอยู่ใกล้ประตูเมืองด้านเหนือและอยู่ขนาบกับกำแพงเมืองชั้นนอก จัดเป็นโบราณสถานที่เก่าแก่ และมีความสำคัญต่อประวัติศาสตร์สุโขทัยอีกแห่งหนึ่ง เพราะมีสิ่งก่อสร้างในรูปแบบสถาปัตยกรรมและศิลปกรรมตั้งแต่ยุคเริ่มแรกของเมืองสุโขทัย และก่อสร้างเพิ่มเติมสืบต่อกันมาจนถึงสมัยสุโขทัยตอนปลาย
กลุ่มโบราณสถานตั้งอยู่ตรงกลางในพื้นที่ที่มีคูน้ำล้อมรอบ คูน้ำแต่ละด้านมีความยาวประมาณ ๖๐๐ เมตร โบราณสถานที่เก่าแก่ที่สุดในวัดเป็นปราสาท ๓ องค์ ปัจจุบันพังทลายลงเหลือเพียงฐาน ๒ องค์ และที่สมบูรณ์เพียงองค์ด้านทิศเหนือนั้น มีลักษณะของปราสาท และลวดลายปูนปั้นประดับเล่าเรื่องตามพุทธประวัติเหมือนกับปราสาทที่วัดพระศรีรัตนมหาธาตุลพบุรี และที่ปราสาทปาลิไลย์ในเมืองพระนครหลวงของเขมรเป็นเครื่องยืนยันว่า ในราวกลางพุทธศตวรรษที่ ๑๘ ชุมชนสุโขทัยมีวัฒนธรรมร่วมกับเขมรในสมัยพระเจ้าชัยวรมันที่ ๗ และมีความเกี่ยวข้องกับเมืองละโว้ (ลพบุรี) เมืองใหญ่ที่เป็นตัวแทนของวัฒนธรรมเขมร ในที่ราบลุ่มแม่น้ำภาคกลาง
ถัดจากปราสาทไปทางตะวันออกนอกจากจะมีวิหารแล้ว ยังมีเจดีย์ทรงเหลี่ยมแบบปิรามิด ประดับทุกด้านด้วยซุ้มพระพุทธรูปลดหลั่นเป็นชั้น ๆ ขึ้นไป เหมือนกับเจดีย์กู่กุดจังหวัดลำพูน ที่เจดีย์นี้มีหลักฐานการก่อสร้างทับซ้อนกันหลายสมัย เช่น มีพระพุทธรูปในซุ้มเป็นแบบหมวดวัดตระกวนอยู่ภายใน โดยถูกปิดและซ้อนทับอยู่ด้วยพระพุทธรูปสุโขทัยหมวดใหญ่อันเป็นที่รู้จักกันทั่วไป เป็นต้น
ทางด้านตะวันออกสุดของกลุ่มโบราณสถาน เป็นมณฑปประดิษฐานพระพุทธรูปในอิริยาบท เดิน ยืน และนอน ซึ่งเข้าใจว่าน่าจะสร้างในสมัยหลังที่สุดในบรรดาโบราณสถานที่กล่าวมาแล้ว คือในสมัยสุโขทัยตอนปลาย