ห่างจากเนินปราสาทไม่มาก เป็นที่ตั้งวัดใหญ่ มี องค์มหาธาตุอันใหญ่โต สร้างแปลกกว่าเจดีย์ใด เป็นศิลปะของสุโขทัยแท้ๆ เรียกว่าเจดีย์ทรงพุ่มข้าวบิณฑ์ มีพระพุทธรูปยืนองค์ใหญ่ เรียกว่า พระอัฎฐารส และเคยประดิษฐานพระศรีศากยมุนี หน้าพระธาตุ มีวิหารใหญ่เรียกว่าวิหาร ๑๑ ห้อง ปัจจุบันปรักหักพัง เหลือแต่เสาศิลาแลง ขนาดใหญ่ ภายในวิหารแห่งนี้ เคยเป็นที่ประดิษฐาน พระศรีศากยมุนี ซึ่งต่อมา ในรัชสมัยพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก ได้อัญเชิญมาประดิษฐานที่วัดสุทัศน์ฯ กรุงเทพฯ จนถึงปัจจุบัน ในบริเวณวัดมหาธาตุนี้ มีโบราณสถาน ที่น่าชม น่าศึกษามากมาย ลานวัดตรงองค์พระมหาธาตุ ด้านหนึ่ง มีที่ที่ขอมดำดิน มาพบพระร่วง และด้วยวาจาสิทธิ์ ของพระร่วง ทำให้ขอมกลายเป็นหินอยู่ ณ ที่นั้น