วัดพระศรีรัตนมหาธาตุวรมหาวิหาร ไม่มีหลักฐานว่าสร้างขึ้นเมื่อใด สันนิษฐานว่าสร้างขึ้นก่อนสมัยสุโขทัย และเป็นพระอารามหลวงมาแต่เดิม เพราะได้พบหลักฐานศิลาจารึกสุโขทัยมีความว่า พ่อขุนศรีนาวนำถมทรงสร้างพระทันตธาตุสุคนธเจดีย์ ...

ส่วนในพงศาวดารเหนือกล่าวไว้ว่า " ในราวพุทธศักราช ๑๙๐๐ พระเจ้าศรีธรรมไตรปิฎก (พระมหาธรรมราชาลิไท) ทรงเป็นพระมหากษัตริย์ครองกรุงสุโขทัย ทรงมีศรัทธาเลื่อมใสในบวรพุทธศาสนาเป็นอย่างยิ่ง ทั้งยังได้ทรงศึกษาพระไตรปิฎกและคัมภีร์ศาสนาอื่น ๆ จนช่ำชองแตกฉาน หาผู้ใดเสมอเหมือนได้ยาก พระองค์ได้ทรงสร้างวัดพระศรีรัตนมหาธาตุ ในฝั่งตะวันออกของแม่น้ำน่าน มีพระปรางค์อยู่กลาง มีพระวิหาร ๔ ทิศ มีพระระเบียง ๒ ชั้นและทรงรับสั่งให้ปั้นหุ่นหล่อพระพุทธรูปขึ้น ๓ องค์ เพื่อประดิษฐานเป็นพระประธานในพระวิหารทั้ง ๓ หลัง"

ต่อมาเมื่อ ปี พ.ศ. 2458 พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้า ฯให้ยกขึ้นเป็นพระอารามหลวงชั้นเอก ชนิดวรมหาวิหาร เมื่อ พ.ศ. 2458 ปัจจุบันจึงมีชื่อเต็มว่า วัดพระศรีรัตนมหาธาตุวรมหาวิหาร