พระที่นั่งสนามจันทร์ ตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกของพระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัยมไหยสูรยพิมาน รัชกาลที่ 2 โปรดเกล้าฯ ให้สร้างเป็นที่ประทับสำราญพระอริยาบถ ทรงงานช่างตามที่โปรดปรานเป็นนิจ บางครั้งเป็นที่เสด็จออกขุนนาง แทนการเสด็จออกที่พระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัยมไหสูรยพิมาน เป็นสถานที่สำหรับกรมพระราชวังบวรสถานมงคล หรือวังหน้าประทับพักก่อนเข้าเฝ้าฯ ในห้องพระโรง เนื่องจากพระที่นั่งสนามจันทร์ ตั้งอยู่ทางทิศเหนือของหอพระธาตุมณเฑียร อันเป็นที่ประดิษฐานพระโกศพระบรมอัฐิ จึงโปรดเกล้าฯ ให้ตั้งเครื่องนมัสการ สำหรับถวายบังคมพระบรมอัฐิในการพระราชพิธีถือน้ำพระพิพัฒน์สัตยา ณ พระที่นั่งสนามจันทร์อีกแห่งหนึ่งด้วย รัชกาลที่ 4 ทรงนับถือว่าพระที่นั่งองค์นี้ เสมือนพระแท่นราชบัลลังก์ในพระชนกนาถ จึงห้ามไม่ให้ผู้ที่ไม่มีกิจหน้าที่ขึ้นไปบนพระที่นั่งองค์นี้ ลักษณะเป็นพระที่นั่งพลับพลาโถงไม้ขนาดเล็ก ตั้งลอยอยู่กับพื้นที่ เคลื่อนย้ายได้ หลังคามุงกระเบื้องดินเผาเคลือบสี ประดับช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ ลงรักปิดทองประดับกระจก ในประธานขององค์พระที่นั่งยกพื้นสูง มีชานไม้รอบพื้นประธาน ไม้ที่ทำพื้นประธานขององค์พระที่นั่งเป็นไม้สักขนาดกว้างแผ่นเดียว มีสัดส่วนงดงาม ยักย้ายต่อกันไปทุกช่อง เฉพาะลายเพดานเขียนลายทอง เป็นลายดอกพุดตาลลก้านแย่งแบบต่างๆ กล่าวกันมาว่าเป็นฝีพระหัตถ์ของรัชกาลที่ 2 ด้านหลังพระที่นั่งสนามจันทร์ รัชกาลที่ 5 โปรดเกล้าฯ ให้สร้างอ่างแก้วเอาไว้