วัดสวนดอกสร้างขึ้นในภายในเวียงสวนดอก ซึ่งเป็นเขตพระราชอุทยานในสมัยราชวงศ์มังราย โดยในปี พ.ศ. 1914 (ศักราชนี้ถือตามหนังสือชินกาลมาลีปกรณ์ของพระรัตนปัญญาเกตุ) พระเจ้ากือนา กษัตริย์องค์ที่ 6 แห่ง ราชวงศ์มังราย ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างเป็น "พระอารามหลวง" เพื่อให้เป็นที่จำพรรษาของ "พระมหาเถระสุมน" ผู้ประดิษฐานพระพุทธศาสนาลัทธิลังกาวงศ์ ในแผ่นดินล้านนา และสร้างองค์พระเจดีย์เพื่อประดิษฐาน "พระบรมสารีริกธาตุ" 1 ใน 2 องค์ ที่ "พระมหาเถระสุมน" อัญเชิญมาจากสุโขทัย ในปี พ.ศ. 1912 (องค์หนึ่งประดิษฐานอยู่ในพระเจดีย์ ใน วัดพระธาตุดอยสุเทพราชวรวิหาร)

ในสมัย ราชวงศ์มังราย วัดสวนดอก มีความเจริญรุ่งเรืองมาก แต่หลังจากสิ้น ราชวงศ์มังราย บ้านเมืองตกอยู่ในอำนาจพม่า ทั้งเกิดจลาจลวุ่นวาย วัดนี้จึงกลายสภาพเป็นวัดร้างไป วัดสวนดอก ได้รับการบูรณปฏิสังขรณ์ขึ้นใหม่อีกครั้ง ในรัชสมัย พระเจ้าบรมราชาธิบดีกาวิละ แห่ง ราชวงศ์ทิพย์จักราธิวงศ์ (เจ้าเจ็ดตน) และได้รับการทำนุบำรุงจาก เจ้านายฝ่ายเหนือ และประชาชนเชียงใหม่มาโดยตลอด

วัดสวนดอก ได้รับการบูรณะครั้งสำคัญ 2 ครั้ง ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2450 พระราชชายา เจ้าดารารัศมี ใน พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้อัญเชิญรวบรวมพระอัฐิ เจ้าผู้ครองนครเชียงใหม่ และ พระประยูรญาติ มาประดิษฐานรวมกัน และต่อมาอีกครั้งหนึ่งในปี พ.ศ. 2475 เป็นการบูรณปฏิสังขรณ์องค์พระวิหารโดย ครูบาเจ้าศรีวิชัย นักบุญแห่งล้านนา