วัดมหาธาตุ ตั้งอยู่เชิงสะพานป่าถ่าน ทางทิศตะวันออกของ วัดพระศรีสรรเพชญ์ พงศาวดารบางฉบับกล่าวว่า วัดมหาธาตุ สร้างในสมัยสมเด็จพระบรมราชาธิราชที่ 1 ต่อมาเมื่อ พ.ศ.1927 สมเด็จพระราเมศวรโปรดเกล้าฯ ให้อัญเชิญพระบรมสารีริกธาตุมาบรรจุไว้ใต้ฐานพระปรางค์ประธานของวัด
พระปรางค์ วัดมหาธาตุ ถือเป็นปรางค์ที่สร้างในระยะแรกของสมัยอยุธยา ได้รับอิทธิพลจากปรางค์ขอม ชั้นล่างก่อสร้างด้วยศิลาแลง แต่ที่เสริมใหม่ตอนบนเป็นอิฐถือปูน สมเด็จพระเจ้าปราสาททอง ได้ทรงปฏิสังขรณ์พระปรางค์ใหม่ โดยเสริมให้สูงกว่าเดิม แต่ขณะนี้ยอดพังลงมาเหลือเพียงชั้นมุขเท่านั้น จึงเป็นที่น่าเสียดายเพราะมีหลักฐานว่าเป็นปรางค์ที่มีขนาดใหญ่มาก และก่อสร้างอย่างวิจิตรสวยงามมาก