ตั้งอยู่ภายในกำแพงเมืองเกือบกึ่งกลางตัวเมืองศรีสัชนาลัย บริเวณที่ราบด้านเชิงเขาพนมเพลิงด้านทิศใต้ โบราณสถานที่สำคัญ คือ เจดีย์ประธานทรงลังกาตั้งอยู่ภายในกำแพงแก้วสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีซุ้มประตูทั้ง 4 ทิศ ประตูด้านหน้าและประตูด้านหลังเป็นทางเข้าออก ส่วนประตูด้านข้างก่อเรียงอิฐศิลาแลงปิดไว้เป็นประตูตัน 

          เจดีย์ประธานทรงลังกา ตั้งอยู่บนฐานประทักษิณรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีช้างปูนปั้นเต็มตัวประดับโดยรอบฐานทั้ง 4 ด้าน ด้านละ 9 เชือก (ยกเว้นด้านหนึ่งซึ่งเป็นบันไดทางขึ้นมีเพียง 8 เชือก) และที่มุมมีช้างขนาดใหญ่ประดับอีก 4 เชือก รวมเป็น 39 เชือก ช้างเชือกใหญ่ที่อยู่มุมเจดีย์เป็นช้างทรงเครื่องมีลวดลายปูนปั้นประดับที่คอ และข้อเท้าสวยงามกว่าช้างที่ฐานสี่เหลี่ยม ระหว่างช้างปูนปั้นที่ฐานนั้นจะมีเสาประทีปศิลาแลงสลับเป็นระยะ ด้านหน้าช้างแต่ละเชือกจะมีพุ่มดอกบัวตูมปูนปั้นวางตั้งอยู่ 

          ช้างปูนปั้นที่วัดช้างล้อมเมืองศรีสัชนาลัยมีลักษณะเด่นกว่าช้างปูนปั้นที่วัดอื่นๆ คือ ยืนเต็มตัวแยกออกจากผนัง มีขนาดสูงใหญ่กว่าช้างจริง นักวิชาการบางท่านสันนิษฐานว่า วัดช้างล้อมนี้น่าจะเป็นวัดเดียวกันที่กล่าวในศิลาจารึกหลักที่ 1 ว่า ในปี พ.ศ. 1892 พ่อขุนรามคำแหงมหาราชให้ขุดเอาพระธาตุขึ้นมาบูชาและเฉลิมฉลอง หลังจากนั้นจึงฝังลงกลางเมืองศรีสัชนาลัย และก่อพระเจดีย์ทับลงไป

          ด้านหน้าเจดีย์ประธานมีบันไดขึ้นสู่ลานประทักษิณ เหนือฐานประทักษิณมีซุ้มพระพุทธรูปประทับนั่งปางมารวิชัย 20 ซุ้ม แต่คงเหลือเพียงองค์เดียวด้านทิศเหนือ เหนือบริเวณองค์ระฆังขึ้นไปเป็นบัลลังก์ก้านฉัตรประดับด้วยพระรูปพระสาวกปางลีลาปูนปั้นแบบนูนต่ำจำนวน 17 องค์

          โบราณสถานภายในวัดที่ยังคงปรากฏอยู่ คือ วิหารที่อยู่ด้านหน้าเจดีย์ประธาน นอกนั้นเป็นวิหารขนาดเล็ก 2 หลัง และเจดีย์รายอีก 2 องค์