การก่อสร้างอนุสาวรีย์คู่บารมี ณ หัวทุ่งสมรภูมิสวางคบุรี เกิดขึ้นจากความต้องการของประชาชนและผู้เคารพศรัทธาในพระเกียรติคุณและความกล้าหาญของพระองค์ท่านมาช้านาน ต่อมาได้มีการจัดตั้งมูลนิธิ 250 ปี วัดคุ้งตะเภา[5] เพื่อเป็นส่วนหนึ่งในการจัดสร้างอนุสาวรีย์ โดยมีนายภีมเดช อมรสุคนธ์ และคณะผู้ศรัทธาจากจังหวัดระยอง เป็นประธานที่ปรึกษา และในวันที่ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2559 ประชาชนชาวจังหวัดอุตรดิตถ์ได้พร้อมใจกันจัดพิธีเชิญดวงวิญญาณพระยาพิชัยดาบหัก (แทนอัฐิ) ตามโบราณประเพณี และมีพิธีวางศิลาฤกษ์อนุสาวรีย์ฯ โดยมี ฯพณฯ ศาสตราจารย์ นพ.เกษม วัฒนชัย องคมนตรี เป็นประธานในพิธีวางศิลาฤกษ์ ซึ่งประชาชนได้นำไม้โบราณมาแกะสลักเป็นอนุสาวรีย์พระยาพิชัยดาบหักจากไม้ตะเคียนองค์แรกขนาดเท่าครึ่ง เพื่อประดิษฐานในบริเวณดังกล่าวให้ประชาชนผู้เคารพศรัทธาได้ระลึกถึงวีรกรรมความกล้าหาญเสียสละของท่าน ในปี พ.ศ. 2561 เป็นเบื้องต้น[6] ต่อมาได้มีการระดมทุนจากการบริจาคจากประชาชนผู้มีจิตศรัทธา และมีการก่อสร้างฐานอนุสาวรีย์สำเร็จมาโดยลำดับ

ใน พ.ศ. 2563 ซึ่งเป็นวาระครบ 250 ปี วัดคุ้งตะเภา และครบรอบ 250 ปี การสำเร็จศึกปราบชุมนุมเจ้าพระฝาง สิ้นสุดสภาพจลาจลหลังการเสียกรุงศรีอยุธยาครั้งที่สอง และครบรอบ 250 ปี ทรงสถาปนายศพระยาพิชัยดาบหัก ประชาชนชาวอุตรดิตถ์จึงได้พร้อมใจกันจัดสร้างพระบรมราชานุสาวรีย์หล่อด้วยทองเหลืองและทองแดงรมดำ มีขนาดเท่าครึ่ง สูง 3.10 เมตร และ 2.70 เมตร ใช้เวลา 6 เดือนในการออกแบบและทำการปั้นโดย อาจารย์ยุทธกิจ ประสมผล หล่อโดย อาจารย์สงกรานต์ กุณารบ นายช่างศิลปกรรมกรมศิลปากร โดยคณะสงฆ์จังหวัดอุตรดิตถ์ นำโดยพระปัญญากรโมลี เจ้าคณะจังหวัดอุตรดิตถ์ พระเทพสิทธาคม เจ้าคณะจังหวัดตาก พระสุขวโรทัย ที่ปรึกษาเจ้าคณะจังหวัดสุโขทัย หลวงพ่อหลาม จีรปุญฺโญ เจ้าอาวาสวัดคุ้งตะเภา และพระเกจิคณาจารย์จากจังหวัดหัวเมืองฝ่ายเหนือ 9 จังหวัด ที่เกี่ยวข้องกับการพระราชสงครามในคราวสภาพจลาจลหลังการเสียกรุงศรีอยุธยาครั้งที่สอง รวมถึงตัวแทนผู้สืบเชื้อสายราชตระกูลสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี ตัวแทนผู้สืบเชื้อสายสกุลวิชัยขัทคะพระยาพิชัยดาบหัก และตัวแทนผู้สืบสายตระกูลมวยครูเมฆท่าเสา-เลี้ยงประเสริฐ ได้พร้อมใจประกอบพิธีเสกจัดสร้างเหรียญที่ระลึกขึ้นในวันที่ 16 สิงหาคม พ.ศ. 2563[7][8]

อนุสาวรีย์ดังกล่าว ได้มีพิธีเททองหล่อพระบรมรูปและรูปเหมือนโดยนายช่างกรมศิลปากร ในวันที่ 29 พฤศจิกายน พ.ศ. 2563 ณ สถานที่จัดสร้างพระบรมราชานุสาวรีย์ฯ มีการประกอบพิธีอัญเชิญดวงพระวิญญาณ ณ ท้องพระโรงพระราชวังกรุงธนบุรี (กองบัญชาการกองทัพเรือ กรุงเทพมหานคร ) พระเจดีย์บรรจุพระบรมอัฐิ วัดอินทารามวรวิหาร ในวันที่ 29 มิถุนายน พ.ศ. 2563 และพิธีอัญเชิญดวงวิญญาณ ณ พระปรางค์บรรจุอัฐิพระยาพิชัยดาบหัก วัดราชคฤห์ เขตธนบุรี กรุงเทพมหานคร ในวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2563 รวมถึงมีนายวิบูรณ์ แววบัณฑิต รองผู้ว่าราชการจังหวัดน่าน นายพีระศักดิ์ พอจิต สมาชิกวุฒิสภา และอดีตรองประธานสภานิติบัญญัติแห่งชาติ เป็นประธานในพิธีเททองหล่ออีกด้วย[9][10]

จากนั้นจึงได้มีการอัญเชิญพระบรมราชานุสาวรีย์สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช และอนุสาวรีย์พระยาพิชัยดาบหัก ขึ้นประดิษฐานบนแท่นพระบรมราชานุสาวรีย์ และแท่นอนุสาวรีย์ ในวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2563 เวลา 11.09 น. (ราชาฤกษ์วันสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช) อนุสาวรีย์ประกอบด้วย พระบรมรูปสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชประทับด้านซ้ายเป็นประธาน พระหัตถ์ทรงกุมเตรียมเก็บพระแสงดาบ พระยาพิชัยดาบหักอยู่เบื้องขวา ยืนคู่พระบารมีในฐานะขุนศึกคู่พระทัย เพื่อระลึกถึงวีรกรรมและความกล้าหาญของท่าน ที่ได้เคยร่วมรบเคียงคู่พระวรกายสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช ในการกอบกู้คืนอิสรภาพและความเป็นปึกแผ่นของไทยจนสำเร็จสมบูรณ์ได้ในปี พ.ศ. 2313 ณ เมืองสวางคบุรี ทั้งนี้ตัวฐานอนุสาวรีย์มีความสูงกว่า 8 เมตร เป็นพระบรมราชานุสาวรีย์สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชที่สูงที่สุดในภาคเหนือ และเป็นอนุสาวรีย์พระยาพิชัยดาบหักที่สูงที่สุดในประเทศไทย[11][12]