สมัยที่ 1

เป็นการก่อสร้างองค์เจดีย์ ซึ่งมีแผนผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส และที่บริเวณมุมทั้งสี่ด้านหันไปสู่ทิศทั้งสี่ ย่อมุมเพียงเล็กน้อยซ้อนกันหลายชั้น ส่วนฐานตกแต่งด้วยลวดบัวหน้ากระดานท้องไม้ฐานชั้นบนย่อมุม ยาวด้านละ 17 เมตร แต่ละด้านประดับด้วยซุ้มพระพุทธรูปยืนปูนปั้น ด้านละ 5 ซุ้ม ถัดลงมาเป็นฐานสี่เหลี่ยม ยาวด้านละ 19 เมตร ตั้งอยู่บนฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัสยาวประมาณ 24 เมตร สูงประมาณ 1 เมตร กึ่งกลางของแต่ละด้านมีแนวบันไดเป็นรูปครึ่งวงกลมมีราวบันไดยื่นออกมาจากปากสัตว์ สองข้างบันไดเป็นรูปสิงห์ประดับผนังของลานประทักษิณ มีภาพปูนปั้น และดินเผาประดับ

ระยะแรกของการสร้างเจดีย์จุลประโทนน่าจะได้รับแรงบันดาลใจมาจากพุทธศาสนาลัทธิหีนยาน นิกายเถรวาท ภาพดินเผาเหล่านี้น่าจะสร้างขึ้นในสมัยที่ 1 เพราะตกอยู่ในสภาพที่ชำรุดมาก ภาพดินเผาซึ่งมีขนาดเล็กและฝีมือละเอียดนั้นคงมีอายุเวลาที่เก่ากว่าภาพปูนปั้น น่าจะอยู่ในราวพุทธศตวรรษที่ 12

ระยะแรกเป็นการสร้างขึ้นในพุทธศาสนาลัทธิหีนยาน เพราะมีรูปปูนปั้นและดินเผาประดับเป็นเรื่องราวของ “อวทาน” ซึ่งปรากฏในนิกายมูลสรรวาสติวาท ที่ใช้ภาษาสันสกฤต ที่ว่าด้วยการกระทำอันรุ่งโรจน์และกล้าหาญของพระพุทธองค์และเหล่าพระสาวกบางองค์ ที่เคยปฏิบัติในอดีตชาติอายุเวลาน่าจะอยู่ในช่วงกลางพุทธศตวรรษที่ 12 มีแผนผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส กว้างด้านละ 19เมตร โดยที่มุมทั้งสี่ด้านหันไปสู่ทิศทั้งสี่ ระหว่างตรงกลางของทั้งสี่ด้าน มีบันไดขึ้นไปสู่ลานประทักษิณ บนฐานประทักษิณแบ่งออกเป็นช่องและตกแต่งด้วยภาพดินเผา เล่าเรื่องอวทาน ซึ่งต่อมาเมื่อภาพดินเผาชำรุดก็ปั้นปูนซ่อมขึ้นใหม่ และยังมีการซ่อมแซมภาพ อวทานเหล่านี้ในช่วงระยะเวลาต่อมา โดยให้เห็นจากรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงไป ราวบันไดเป็นรูปลิ้นที่แลบออกมาจากปากสิงห์ ส่วนบันไดขั้นแรกเป็นรูปอัฒจันทร์ซึ่งมีลักษณะเหมือนกับบันไดในจิตรกรรมฝาผนังเรื่องมหาชนก ในถ้ำหมายเลข 1 ที่ถ้ำอชัญฏา ประเทศอินเดีย ซึ่งเขียนขึ้นเมื่อประมาณกลางพุทธศตวรรษที่ 11

ส่วนแผนผังของฐานสถูปนั้นมีรูปแบบใกล้เคียงกับภาพสลักบนแผ่นหิน พบที่ฆัณฎศาลา ลุ่มแม่น้ำกฤษณา ประเทศอินเดีย ฐานตกแต่งด้วยลวดบัวหน้ากระดานท้องไม้ประดับด้วยลายสี่เหลี่ยมสลับกันและรองรับด้วยลวดบัวรูปแท่งสี่เหลี่ยมเรียงเป็นแถวเลียนแบบคานที่ตั้งอยู่บนบัวลูกแก้วอีกชั้นหนึ่งแสดงให้เห็นว่าลักษณะของลวดบัวที่เจดีย์จุลประโทนนั้นมีรูปแบบเดียวกันกับลายลวดบัวของชิ้นส่วนของสถูปจำลองซึ่งพบที่ อ.ยะรัง จ.ปัตตานี ซึ่งมีรูปแบบมาจากสถูปแบบคันธาระที่ประเทศอินเดีย แต่ที่เจดีย์จุลประโทนนั้นมีความซับซ้อนกว่า สถูปในแต่ละด้านอาจจะตกแต่งด้วยเสาอิง และซุ้มจำนวน 5 ซุ้ม ซึ่งภายในประดิษฐานพระพุทธรูปยืน ตอนบนของสถูปที่พังทลายลงไปนั้นแต่เดิมอาจจะมีลักษณะซ้อนลดหลั่นกันขึ้นไป 5 ชั้น เพราะปรากฏว่าพบชิ้นส่วนของพระพุทธรูปที่มีขนาดต่างกันเป็นจำนวนมาก สถูปซ้อนลดหลั่นกัน 5 ชั้น และแต่ละด้านตกแต่งด้วยพระพุทธรูปนี้มีตัวอย่างจากจีนร่วมสมัย ดังเช่นที่สลักอยู่ภายในถ้ำหมายเลข 39 ที่ยุนกังมณฑลชานสี ประเทศจีน ซึ่งสลักขึ้นในช่วงแรกพุทธศตวรรษที่ 12

สมัยที่ 2

มีการก่อสร้างฐานอิฐขึ้นมาใหม่ทับของเดิมพร้อมกับสร้างบันไดสู่ลานประทักษิณใหม่ทั้งสี่ด้านเป็นการสร้างเสริมจากชั้นที่ 1 มีการเปลี่ยนแปลงฐานลานทักษิณได้ถูกยกขึ้นไปสูงกว่าระดับบันได ด้านบนประดิษฐานพระพุทธรูปเช่นเดียวกันกับที่ขุดพบบริเวณฐานชั้นแรก

เจดีย์จุลประโทนได้รับการแผ่ขยายอิทธิพลทางพุทธศาสนาจากนิกายมหายานมาจากอาณาจักรศรีวิชัยทางภาคใต้ ภาพปูนปั้นที่เจดีย์จุลประโทนเป็นภาพเกี่ยวกับชาดก “พร้อมกับภาพเหล่านั้นยังมีภาพพระโพธิสัตว์ ซึ่งยังไม่เคยปรากฏมีมาก่อน ณ ศาสนสถานซึ่งสร้างขึ้นในพุทธศาสนาลัทธิเถรวาท ภาพพระโพธิสัตว์เหล่านี้ทั้งทางด้านแบบศิลปะและรายละเอียดของเครื่องอาภรณ์ทำให้นึกไปว่าคงจะได้รับอิทธิพลมาโดยตรงจากประเพณีแบบอินโดนีเซียของศิลปะศรีวิชัย” จากสมมุติฐานและจากผลของการขุดแต่งที่อำเภออู่ทอง จังหวัดสุพรรณบุรี ทำให้ ชอง บัวเซอลีเย่ กล่าวว่าภาพปูนปั้นเหล่านี้สร้างขึ้นในสมัยที่ 2 ของเจดีย์จุลประโทนและมีอายุอยู่ในราวพุทธศตวรรษที่ 14-15 เพราะมีรูปปูนปั้นประดับเป็นเรื่องราวในชาดก ที่มีความเกี่ยวข้องกับพุทธศาสนานิกายเถรวาท

ช่วงกลางพุทธศตวรรษที่ 13 นั้น ได้มีการก่อฐานประทักษิณขึ้นมาใหม่ทับของเดิมพร้อมกับสร้างบันไดใหม่ทั้ง 4 ด้าน ฐานประทักษิณใหม่นี้แบ่งเป็นช่องอย่างเดิม แต่ไม่ปรากฏว่ามีการประดับด้วยภาพปูนปั้นแต่อย่างใด นอกจากนี้ยังสร้างฐานใหม่รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสครอบฐานเดิม แต่ยังคงรักษาลวดบัวรูปแท่งสี่เหลี่ยมเรียงเป็นแถวละบัวลูกแก้วไว้ ส่วนท้องไม้นั้นแบ่งเป็นช่องคล้ายกับที่ฐานประทักษิณ พร้อมกับเปลี่ยนพระพุทธรูปประทับห้อยพระบาทสลับกับพระพุทธรูปนาคปรก และมีการตกแต่งเครื่องบนของสถูปด้วยรูปพระโพธิสัตว์ปูนปั้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีการเปลี่ยนแปลงของเจดีย์จุลประโทนครั้งนี้คงเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของลัทธิมหายานและนับว่าเป็นครั้งสำคัญเพราะปรากฏว่าที่บริเวณพื้นดินตรงมุมทั้ง 4 ด้าน ของฐานประทักษิณเดิมนั้นได้มีการวางฤกษ์สำหรับฐานประทักษิณใหม่โดยใช้แผ่นอิฐสลัก และเขียนสีทำเป็นลายเรขาคณิตรูปทรงต่างๆ บางแผ่นเป็นรูปจักรที่มีก้านผักกูดแผ่ออกมาตามยาวทั้งสองด้าน และยังได้พบอิฐอีกแผ่นหนึ่งซึ่งขูดขีดเป็นรูปใบหน้าบุคคลทางด้านข้างซึ่งมีลักษณะที่ไม่ใช่ใบหน้าของชาวพื้นเมือง เพราะมีจมูกโด่ง สวมหมวก และไว้หนวดเครา สันนิษฐานว่าน่าจะเป็นชาวต่างชาติที่เข้ามาจากตะวันออกกลาง

สมัยที่ 3

เป็นการสร้างลานประทักษิณใหม่ มีแผนผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมย่อมุม ครอบลานประทักษิณ และบันไดทางขึ้นเดิมไว้ ลานประทักษิณที่สร้างใหม่มี 2 ชั้น บนมุมทั้งสี่ของลานประทักษิณ ประดับด้วยเจดีย์ทรงกลมมุมละองค์ ไม่มีบันไดขึ้นลานประทักษิณ และเปลี่ยนแปลงพระพุทธรูปใหม่ซุ้มพระพุทธรูปยืนทั้ง 5 องค์ เป็นพระนั่งห้อยขา 3 องค์ และพระพุทธรูปปางนาคปรกอีก 2 องค์

หลังจากสิ้นอิทธิพลทางพุทธศาสนาลัทธิมหายานในสมัยที่ 2 ต่อมาจึงมีการนับถือลัทธิเถรวาทในสมัยที่ 3 การบูรณะครั้งที่ 2 หรือในสมัยที่ 3 นี้อาจสร้างขึ้นในราวต้นหรือกลางพุทธศตวรรษที่ 15

มีการปรับปรุงที่ฐานเจดีย์ขึ้นอีกครั้งหนึ่ง โดยสร้างฐานใหม่ 2 ชั้นทับลานประทักษิณและบันไดทั้ง 4 ด้านที่สร้างเพิ่มเติมขึ้นในระยะที่ 2 ฐานชั้นล่างเป็นฐานเขียงสูงรองรับฐานปัทม์ ซึ่งท้องไม้เป็นช่วงด้วยเสาอิงรูปลูกมะหวด ฐานชั้นบนที่สร้างขึ้นใหม่ประดับด้วยฐานปัทม์และบัวลูกแก้ว พร้อมกับมีแท่นเหลี่ยมสำหรับประดิษฐานพระพุทธรูปอยู่กึ่งกลาง และมีแผนผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมย่อเก็จตามรูปของตัวอาคาร ตรงมุมทั้ง 4 ของฐานชั้นบนมีสถูปทรงกลมและสร้างพระพุทธรูปนาคปรกขึ้นแทนที่พระพุทธรูปยืนทั้ง 2 องค์ที่หลงเหลืออยู่จากการสร้างในสมัยแรกทั้ง 4 ด้านยังคงรูปแบบเดิมที่เหมือนกับสมัยที่ 2 เพียงแต่ เพิ่มสถูปประจำมุมขึ้นมาทั้ง 4 มุม ขาดว่าน่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลง หรือได้รับอิทธิพลจากภายนอกนิกายในพุทธศาสนา ระยะที่สาม เจดีย์จุลประโทนได้กลับมารับอิทธิพลทางพุทธศาสนานิกายเถรวาทอีกครั้งเมื่อภาพปูนปั้นและภาพดินเผาได้ถูกปิดทับ โดยการสร้างลานประทักษิณขึ้นมาใหม่ผู้บูรณะปิแอร์ ดูปอง