ในรัชสมัยพระเจ้าติโลกราช พุทธศาสนามีความเจริญรุ่งเรือง พระองค์ทรงเลื่อมใสและทำนุบำรุงพุทธศาสนา ทรงสนับสนุนคณะสงฆ์สำนักวัดป่าแดง (ลังกาวงศ์นิกายสิงหลใหม่) ทรงนิมนต์พระมหาเมธังกรญาณแกนนำกลุ่มลังกาวงศ์ใหม่จากลำพูน มาจำพรรษาที่วัดราชมณเฑียร และทรงสถาปนาให้พระมหาเมธังกรญาณขึ้นเป็นพระมหาสวามี และส่วนของพระองค์เองก็ผนวชชั่วคราว ณ วัดป่าแดงมหาวิหาร การสนับสนุนสงฆ์ฝ่ายลังกาวงศ์สิงหล ทำให้ฝ่ายลังกาวงศ์ใหม่รุ่งเรืองมาก กุลบุตรมาบวชเป็นจำนวนมาก พระภิกษุในนิกายสิงหลเพิ่มขึ้นมาก นิกายสิงหลใหม่นี้เน้นการศึกษาภาษาบาลีและการปฏิบัติตามหลักพระธรรมวินัย การศึกษาเล่าเรียนพระปริยัติธรรมเจริญก้าวหน้าอย่างสูง และความขัดแย้งระหว่างลังกาวงศ์ใหม่สายสิงหล (วัดป่าแดง) และลังกาวงศ์เก่าสายรามัญ (วัดสวนดอก) ที่มีอยู่ในยุคนั้นก็ทำให้พระสงฆ์สายรามัญตื่นตัวพยายามศึกษาพระปริยัติเช่นกัน พระเจ้าติโลกราชทรงส่งเสริมการศึกษาเล่าเรียนพระปริยัติธรรมทรงยกย่องพระภิกษุที่มีความรู้แตกฉานในพระไตรปิฎก พระในสมัยนั้นจึงมีความรู้สูงที่ปรากฏมีชื่อเสียงมาก เช่น พระโพริรังสี พระธรรมทินนเถระ และพระญาณกิตติเถระ เป็นต้น

ความเชี่ยวชาญในการรจนาคัมภีร์ภาษาบาลีและรอบรู้พระไตรปิฎกของพระเถระชาวล้านนาในยุคนั้น ได้ก่อให้เกิดการทำสังคายนาสอบชำระพระไตรปิฎกใน พ.ศ. 2020 ที่วัดมหาโพธาราม (เจ็ดยอด) ซึ่งใช้เวลา 1 ปีจึงเสร็จ นับเป็นการสังคายนาครั้งที่ 8 ของโลกและพระไตรปิฎกฉบับที่สอบชำระในสมัยพระเจ้าติโลกราชจึงถือเป็นคัมภีร์หลักฐาน สำคัญชิ้นหนึ่งของพุทธศาสนาในล้านนาที่สืบทอดมาจนถึงปัจจุบัน

พระเจ้าติโลกราชทรงบำรุงพระสงฆ์ ถวายสมณศักดิ์แก่พระมหาเมธังกรญาณอาจารย์ของพระองค์เป็นที่ "พระอดุลศักตยาธิกรณมหาสามี" ทรงปรารถนาเป็นทายาทในศาสนาและสนองคุณพระชนนีจึงทรงมอบราชสมบัติแด่พระชนนี แล้วผนวชโดยมีพระอดุลศักตยาธิกรณมหาสามีเป็นพระกรรมวาจาจารย์ พระญาณมงคลเถระเป็นพระอุปัชฌาย์ ผนวชอยู่ไม่นานก็ทรงลาผนวชออกมาครองราชย์ต่อ

การสร้างและบูรณะวัดสำคัญ ๆ ในรัชสมัยของพระเจ้าติโลกราช มีดังนี้ ในปี พ.ศ. 1999 โปรดให้สร้างวัดเป็นที่อยู่ของพระอุตตมปัญญาเถระ ที่ริมน้ำแม่ขาน (โรหิณี) โปรดให้ปลูกต้นโพธิในอารามนั้นแล้วตั้งชื่อว่า วัดมหาโพธาราม จากนั้นสร้างสัตตมหาสถาน ในปีวอก พ.ศ. 2020 โปรดให้สร้างมหาวิหารในอารามนั้นและสร้างวัดราชมณเฑียร วัดป่าตาล วัดป่าแดงหลวงมหาวิหาร เป็นต้น ทรงบูรณะต่อเดิมเจดีย์หลวง ให้ใหญ่และสูงกว่าเดิม กว้างด้านละ 35 วา สูง 45 วา บรรจุพระบรมสารีริกธาตุไว้ในพระเจดีย์นั้น

ทรงสร้างโรงอุโบสถในวัดป่าแดงหลวง ซึ่งเป็นที่ถวายพระเพลิงพระบรมศพของพระราชบิดา (พญาสามฝั่งแกน) และพระราชมารดา เมื่อสร้างพระอุโบสถเสร็จในวันมหาปวารณา จึงทรงร่วมพิธีผูกพัทธสีมาที่วัดป่าแดงนั้นด้วย ทรงอัญเชิญพระแก้วมรกต จากวัดพระธาตุลำปางหลวง นครเขลางค์ มาประดิษฐานไว้ที่ซุ้มจระนำด้านตะวันออกแห่งเจดีย์หลวง

ทรงมอบภาระให้สีหโคตเสนาบดีและอาณากิจจาธิบดีมหาอำมาตย์ ดำเนินการหล่อพระพุทธรูปแบบลวปุระขนาดใหญ่ ด้วยทองสัมฤทธิ์หนักสามสิบสามแสน (=3,960 กิโลกรัม) ณ วัดป่าตาลมหาวิหารทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของเมืองเชียงใหม่ ซึ่งมีพระธรรมทินนมหาเถระเป็นเจ้าอาวาส และในยุคนั้นได้มีการสถาปนาความเชื่อเรื่องพระธาตุในที่ต่าง ๆ ที่มีอยู่ในอาณาจักรโดยอาศัยความสัมพันธ์ทางศาสนาของคนในถิ่นต่าง ๆ โดยการสร้างตำนานเมืองและตำนานพระธาตุ ขึ้นอย่างแพร่หลาย

การสังคายนาชำระพระคัมภีร์พระไตรปิฏก

ที่วัดเจดีย์เจ็ดยอดนี้เองที่พระเจ้าติโลกราชโปรดให้ชุมนุมพระเถรานุเถระ โดยมีพระธรรมทินมหาเถระ เจ้าอาวาสวัดป่าตาลเป็นประธาน กระทำสังคายนาชำระพระคัมภีร์พระไตรปิฎกที่วัดโพธารามนี้ได้รับการยอมรับต่อเนื่องต่อเนื่องว่าเป็นการสังคายนาครั้งที่ 8 ในประวัติพระพุทธศาสนต่อจากที่ทำมาแล้ว 7 ครั้งในประเทศอินเดียและศรีลังกา โดยเรียกการสังคายนาครั้งที่ 8 ที่เชียงใหม่นี้ว่า “อัฏฐสังคายนา” ทำให้พระพุทธศาสนาเจริญรุ่งเรืองมากในสมัยนี้ จนเป็นที่เลื่องลือพระเกียรติยศไปทั่วประเทศข้างเคียง ทำให้พระเจ้าติโลกราชได้รับากรเฉลิมพระปรมาภิไธยว่า “พระเจ้าศิริธรรมจักรวัติโลกราชามหาธรรมิกราช พระเจ้านครพิงค์เชียงใหม่”

การก่อสร้างและปฏิสังขรพระพุทธสถาน

เมื่อปี พ.ศ. 2022 พระเจ้าติโลกราชโปรดให้หมื่นด้ามพร้าคตเดินทางไปประเทศลังกาจำลองแบบโลหปราสาทและมาก่อสร้างเป็นเจดีย์ 7 ยอด ณ วัดมหาโพธาราม (วัดเจ็ดยอด) และจำลองรัตนมาลีเจดีย์เพื่อนำแบบมาปฏิสังขรพระเจดีย์ใหญ่ที่วัดเจดีย์หลวงที่พระเจ้าแสนเมืองมา กษัตริย์องค์ที่ 9 แห่งราชวงศ์มังรายโปรดฯ ให้สร้างขึ้น พระเจดีย์ใหญ่องค์นี้จึงได้รับการขยายเสริมฐานให้กว้างเป็น 70 เมตร สูง 88 เมตร โปรดให้บรรจุพระบรมธาตูที่ได้มาจากลังกาไว้ในองค์พระเจดีย์นี้ พร้อมทั้งโปรดฯ ให้สร้างหอพระแก้วตามอย่างโลหปราสาทที่ลังกา(ปัจจุบันซากกำแพงสองชั้นของหอพระแก้วร้างอยู่ใต้หอประวัติศาสตร์เมืองเชียงใหม่) แล้วอาราธนาพระแก้วมรกตในซุ้มจระนำทิศตะวันออก พระสิงห์ในซุ้มจระนำทิศเหนือและพระแก้วขาวมาไว้ในเจดีย์วัดเจดีย์หลวง

ในปี พ.ศ. 2025 โปรดฯ ให้อัญเชิญพระพุทธปฏิมากรแก่นจันทน์แดงจากวิหารวัดป่าแดงเหนือเมืองพะเยามาไว้ที่นครเชียงใหม่ โดยเสด็จไปรับด้วยพระองค์เองที่เมืองลำพูน ตลอดเวลาในช่วงปลายรัชกาล พระเจ้าติโลกราชได้สนพระทัยทะนุบำรุงพระศาสนาเป็นอันมาก ได้โปรดฯ ให้หล่อพระพุทธรูปทองคำองค์หนึ่งและโปรดฯ ให้บรรจุพระบรมธาตู 500 องค์ ขนานนามว่า พระป่าตาลน้อย ประดิษฐานไว้ ณ วัดป่าตาลวัน ที่ซึ่งพระธรรมทินเถระผู้เป็นประธานในการสังคายนาพระไตรปิฎกครั้งที่ 8 เป็นเจ้าอาวาส

พระเจ้าติโลกราชเสด็จสวรรคตเมื่อ พ.ศ. 2030 พระชนมายุ 78 พรรษา (ก่อนสมเด็จพระบรมไตรโลกนาถเพียงปีเดียวขณะพระชนมายุ 57 พรรษา) หลังครองราชย์มาเป็นเวลานานถึง 46 ปี พระองค์ได้ทรงสร้างความเจริญรุ่งเรืองให้แก่อาณาจักรล้านนาและนครเชียงใหม่มากที่สุดพระองค์หนึ่ง เพื่อเป็นการเฉลิมพระเกียรติแด่พระองค์ ทางราชการจึงได้ตั้งชื่อหอประชุมใหญ่ของจังหวัดเชียงใหม่ว่า “หอประชุมติโลกราช” (ปัจจุบัน อยู่ติดกับศาลากลางจังหวัด (หลังเก่า) ในวัดอินทขิลสะดือเมือง หรือบริเวณอนุสาวรีย์ 3 กษัตริย์) ใจกลางเมืองเชียงใหม่ในช่วงรัชสมัยของพระองค์อาณาจักรล้านนาเจริญรุ่งเรืองและยังมีผลสืบเนื่องต่อมาถึงรัชสมัยของพญายอดเชียงราย และรัชสมัยของพระเมืองแก้ว (พระเจ้าภูตาธิปติราช หรือพระเจ้าติลกปนัดดาธิราช) ผู้เป็นเหลนของพระองค์ ในระหว่างปี พ.ศ. 2038-2068 อีกด้วย