แหล่งโบราณคดีเครื่องปั้นดินเผาสุโขทัย (เตาทุเรียง)
อยู่ใกล้วัดพระพายหลวงบริเวณแนวคูเมืองเก่าที่เรียกว่า "แม่โจน" เป็นเตาเผาถ้วยชามสมัยสุโขทัย มีอายุราวพุทธศตวรรษที่ 18 ค้นพบเตาโดยรอบ 49 เตา ซึ่งส่วนใหญ่อยู่บริเวณคันคูแม่น้ำโจนด้านทิศเหนือ 37 เตา ด้านทิศใต้ข้างกำแพงเมือง 9 เตา และด้านทิศตะวันออก 3 เตา เตาเผาเครื่องสังคโลกมีลักษณะคล้ายประทุนเกวียนขนาดกว้าง 1.50-2.00 เมตร ยาว 4.5 เมตร เครื่องปั้นดินเผาที่พบบริเวณนี้ส่วนใหญ่เป็นประเภทถ้วยชามมีขนาดใหญ่ น้ำยาเคลือบขุ่นสีเทาแกมเหลือง มีลายเขียนสีดำ ส่วนใหญ่ทำเป็นรูปดอกไม้ ปลา และจักร

วัดพระพายหลวง
ตั้งอยู่นอกกำแพงเมืองทางด้านทิศเหนือ เป็นโบราณสถานขนาดใหญ่มีความสำคัญเป็นอันดับสองรองจากวัดมหาธาตุ วัดนี้มีคูน้ำล้อมรอบ 3 ชั้น มีปรางค์ 3 องค์ เป็นปรางค์ประธานของวัด ทำด้วยศิลาแลง แบบศิลปะลพบุรี ยังคงเห็นลายปูนปั้นที่ปรางค์ด้านทิศเหนือ ด้านหน้าปรางค์มีฐานวิหารเจดีย์ที่ปรักหักพัง ทางด้านประติมากรรม มีพระพุทธรูปปูนปั้นปางต่างๆ เช่น นั่ง ยืน เดิน นอน ซึ่งส่วนใหญ่ชำรุดแล้วประดิษฐานที่มณฑปและซุ้มเจดีย์

วัดศรีชุม
ตั้งอยู่ห่างจากวัดพระพายหลวงไปทางทิศตะวันตก 800 เมตร เป็นวัดที่ประดิษฐานพระอจนะ ซึ่งเป็นพระพุทธรูปปางมารวิชัย และลักษณะของวิหารอันเป็นที่ประดิษฐานพระอจนะนั้น สร้างเป็นรูปสี่เหลี่ยมลักษณะคล้ายมณฑป แต่หลังคาพังทลายลงมาหมดแล้ว เหลือเพียงผนังทั้งสี่ด้าน ผนังแต่ละด้านก่ออิฐถือปูนอย่างแน่นหนา ผนังทางด้านใต้มีช่องให้คนเข้าไปภายใน และเดินขึ้นไปตามทางบันไดแคบๆ ถึงผนังด้านข้างขององค์พระอจนะ หรือสามารถขึ้นไปถึงสันผนังด้านบนได้ ภายในช่องกำแพงตามฝาผนังมีภาพเขียนเก่าแก่แต่เลอะเลือนเกือบหมด ภาพเขียนนี้มีอายุเกือบ 700 ปี นอกจากนี้แล้วบนเพดานช่องบันไดยังมีแผ่นหินชนวนขนาดใหญ่แกะสลักลวดลายต่างๆ ไว้มีจำนวนทั้งหมด 50 ภาพ เมื่อเดินตามช่องทางบันไดขึ้นไปจะโผล่บนหลังคาวิหารมองเห็นทิวทัศน์อันงดงามของเมืองเก่าสุโขทัยได้โดยรอบ

เพราะเหตุใดวิหารวัดศรีชุมจึงมีความเร้นลับซ่อนอยู่อย่างนี้ เรื่องนี้หากพิจารณากันอย่างลึกซึ้งแล้ว จะพบว่าพระมหากษัตริย์ในราชวงศ์พระร่วงทรงพระปรีชาสามารถในด้านปลุกปลอบใจทหารหาญและด้านอื่นๆ อีกมาก เพราะผนังด้านข้างขององค์พระอจนะมีช่องเล็กๆ ถ้าหากใครแอบเข้าไปทางอุโมงค์ แล้วไปโผล่ที่ช่องนี้และพูดออกมาดังๆ ผู้ที่อยู่ภายในวิหารจะต้องนึกว่าพระอจนะพูดได้ และเสียงพูดนั้นจะกังวานน่าเกรงขาม เพราะวิหารนี้ไม่มีหน้าต่าง แต่เดิมคงมีหลังคาเป็นรูปโค้งคล้ายโดม

นอกกำแพงเมืองด้านตะวันตก

วัดสะพานหิน
โบราณสถานด้านทิศตะวันตกของกำแพงเมืองที่มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง วัดนี้ตั้งอยู่บนเนินลูกเตี้ย สูงประมาณ 200 เมตร มีทางเดินปูด้วยหินชนวนแผ่นบางๆ จนถึงบริเวณลานวัด มีวิหารก่อด้วยอิฐ มีเสาก่อด้วยศิลาแลง 4 แถว 5 ห้อง ภายในเป็นที่ประดิษฐานพระปางประทานอภัยสูง 12.50 เมตร เรียกว่า "พระอัฏฐารศ"

เขื่อนสรีดภงค์ หรือทำนบพระร่วง
ซึ่งตั้งอยู่บริเวณเมืองเก่า ทำนบนี้เป็นเขื่อนดิน (คันดิน) สำหรับกั้นน้ำอยู่ระหว่างซอกเขาระหว่างเขาพระบาทใหญ่และเขากิ่วอ้ายมา เพื่อกักน้ำและชักน้ำไปตามคลองส่งน้ำมาเข้ากำแพงเมืองเข้าสระตระพังเงิน ตระพังทอง เพื่อนำไปใช้ในเมืองและพระราชวังในสมัยโบราณ ซึ่งปัจจุบันกรมชลประทานได้ปรับปรุงบูรณะและซ่อมแซมขึ้นใหม่

นอกกำแพงเมืองด้านใต้

วัดเจดีย์สี่ห้อง
โบราณสถานที่น่าสนใจ คือ เจดีย์ที่เข้าใจว่าเป็นทรงลังกา ที่ฐานมีลวดลายปูนปั้นเป็นรูปสิงห์ขี่ช้าง รูปเทวดาทั้งผู้หญิง ผู้ชาย ถือแจกัน ดอกไม้ ลวดลายสวยงามมาก

วัดเชตุพน
ศิลปกรรมที่น่าสนใจ คือ มณฑปสร้างด้วยหินชนวน ประดิษฐานพระพุทธรูปสี่อิริยาบถ คือ พระพุทธรูปแบบนั่ง ยืน เดิน นอน ภายในมณฑปเป็นที่ประดิษฐานพระพุทธรูป มีการใช้วัสดุทั้งอิฐ หินชนวน ศิลาแลง ในการก่อสร้างที่ประสานกันอย่างกลมกลืน ได้มีการพบศิลาจารึกหลักที่ 58 จารึกในปี พ.ศ. 2057 กล่าวว่าเจ้าธรรมรังสีสร้างพระพุทธรูปในวัดนี้

นอกกำแพงเมืองด้านตะวันออก

วัดช้างล้อม
เป็นโบราณสถานที่สำคัญ มีเจดีย์ทรงกลมแบบลังกาเป็นประธานของวัด รอบฐานเจดีย์ ประดับด้วยปูนปั้นเป็นรูปช้างโผล่ครึ่งตัว ด้านหน้ามีฐานวิหารก่อด้วยอิฐ และยังมีฐานกำแพงแก้วก่อด้วยอิฐล้อมรอบ

วัดตระพังทองหลาง
ศิลปกรรมที่สำคัญ คือ มณฑปรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส ก่อด้วยอิฐ ผนังด้านนอกประดิษฐานพระพุทธรูปปูนปั้น ตอนพระพุทธเจ้าเสด็จลงจากดาวดึงส์ ตอนประทานเทศนาโปรดพระพุทธบิดากับกษัตริย์ศากยราช และตอนเสด็จโปรดนางพิมพา นับเป็นศิลปกรรมชิ้นเอกของสุโขทัย บริเวณพื้นที่อุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย ครอบคลุมพื้นที่กว่า 70 ตารางกิโลเมตร และมีโบราณสถานสำคัญที่น่าชมอีกมากมาย กรณีนักท่องเที่ยวมีเวลามาก โบราณสถานที่ควรชม นอกเหนือจากที่กล่าวข้างต้น มีดังนี้

ทิศตะวันออก
วัดเจดีย์สูง วัดเกาะไม้แดง
วัดหอดพยอม
ทิศตะวันตก
วัดพระบาทน้อย วัดเจดีย์งาม
วัดมังกร วัดอรัญญิก วัดช้างรอบ
ทิศใต้
วัดศรีพิจิตรกิรติกัลยาราม
วัดต้นจัน วัดอโศการาม