วัดพระพายหลวงตั้งอยู่นอกเมืองสุโขทัยเก่า ศาสนสถานของวัดนี้ คือ พระปรางค์ 3 องค์ตั้งเรียงกัน จากการขุดแต่งค้นพบหลักฐานแสดงถึงศิลปขอมที่เผยแพร่เข้ามา ณ เมืองสุโขทัย สมัยพระเจ้าชัยวรมันที่ 7 ในพระปรางค์องค์กลางมีหลักฐานแสดงว่า สมัยสุโขทัยชาวไทยได้มาแก้ไขใหม่เป็นแบบสุโขทัย ภายในซุ้มของพระเจดีย์สำคัญมีพระพุทธรูปแบบเชียงแสนประทับนั่งขัดสมาธิราบปางมารวิชัยหลายองค์ ด้านหน้าพระเจดีย์มีผนังสูงใหญ่และมีพระพุทธรูปยืนอยู่ 5 องค์ จากร่องรอยโบราณวัตถุสถานที่พบแสดงว่าระหว่าง พ.ศ. 1800 -1825 เป็นระยะที่ก่อสร้างศิลปแบบสุโขทัยขึ้นโดยได้รับอิทธิพลจากศิลปะขอม ศิลปะลังกาและศิลปะแบบเชียงแสน และมีการดัดแปลงตกแต่งวัดนี้อีกหลายครั้ง แสดงว่าวัดพระพายหลวงเป็นวัดสำคัญอยู่ตลอดสมัยสุโขทัย