พระบรมราชานุสาวรีย์สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีสร้างขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2496 ในสมัยจอมพล ป. พิบูลสงคราม ออกแบบและควบคุมการหล่อโดยศาสตราจารย์ศิลป์ พีระศรี ศิลปินผู้ปั้นคือนายแสวง สงฆ์มั่งมี เป็นพระบรมรูปทรงเครื่องกษัตริย์ ประทับบนหลังม้า ทรงพระมาลา เบี่ยงหันพระพักตร์ไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้สู่จันทรบุรี พระหัตถ์ขวา ทรง พระแสงดาบชูออกไปเหนือพระเศียร พระหัตถ์ซ้ายทรงบังเหียน ท่านำพลรุกไล่ข้าศึก

โดยที่พระบรมราชานุสาวรีย์แห่งนี้ ทางรัฐบาลได้ให้ประชาชนออกเงินบริจาคสร้าง และเปิดโอกาสให้ได้ออกเสียงเลือกแบบด้วย ซึ่งเสียงส่วนใหญ่เลือกแบบในปัจจุบันนี้

ทางราชการได้ประกอบพระราชพิธีเปิดและถวายบังคมพระบรมราชาอนุสาวรีย์ ครั้งแรกเมื่อวันที่ 17 เมษายน พ.ศ. 2497 และในวันที่ 28 ธันวาคม ปีเดียวกัน จึงมีรัฐพิธีเปิดเป็นทางการอีกครั้งหนึ่ง โดยพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชเสด็จพระราชดำเนินทรงวางพวงมาลา ถวายราชสักการะ

เนื่องจากในวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2310 เป็นวันที่สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีทรงกอบกู้เอกราชชาติไทยกลับคืนหลังจากการเสียกรุงครั้งที่สอง ปราบดาภิเษกขึ้นเป็นพระมหากษัตริย์แห่งกรุงธนบุรี ทางราชการจึงกำหนดให้วันที่ 28 ธันวาคม ของทุกปีเป็นวันถวายบังคมพระบรมราชาอนุสาวรีย์สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี จะมีพิธีบวงสรวงดวงพระวิญญาณของพระองค์ ที่พระบรมราชานุสาวรีย์ วงเวียนใหญ่

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2548 กรุงเทพมหานครได้ปรับเปลี่ยนภูมิทัศน์วงเวียนใหญ่ให้แลดูสวยงามขึ้น มีการติดตั้งไฟส่องพระบรมราชานุสาวรีย์ในเวลากลางคืน และมีอุโมงค์คนเดินจากทางเท้าเข้าไปถึงวงเวียนและตัวพระบรมราชานุสาวรีย์ได้ แล้วเสร็จในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2551