การสร้างพระบรมธาตุ กล่าวว่า สมเด็จพระมหาธรรมราชาลิไท ผู้ครองเมืองสุโขทัย ได้เชิญพระบรมสารีริกธาตุของสมเด็จพระสัมมาสัมพุทธเจ้า มาบรรจุไว้ในถ้ำใต้ดินโดยขุดลงไปเป็นถ้ำแล้วก่อพระธาตุไว้ โดยลักษณะเดิมของพระบรมธาตุเมืองทุ่งยั้งคงเป็นรูปเจดีย์พุ่มข้าวบิณฑ์ แต่ต่อมามีการบูรณะเพิ่มเติมโดยพญาตะก่า พ่อค้าไม้ชาวพม่าในสมัยรัตนโกสินทร์ ช่วงก่อนปี พ.ศ. 2544 เป็นลักษณะเจดีย์อย่างพม่า จนใน พ.ศ. 2451 ได้เกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ ทำให้ยอดพระบรมธาตุเจดีย์หักพังลงมาหลวงพ่อแก้ว สมภารวัดพระบรมธาตุในขณะนั้น ได้เป็นหัวหน้าปฏิสังขรณ์ซ่อมเพิ่มเติม ดังรูปแบบที่ปรากฎในปัจจุ ชาวบ้านนิยมเรียกว่า พระบรมธาตุทุ่งยั้ง เป็นเจดีย์เก่าแก่แบบลังกาทรงกลมฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยม 3 ชั้น ฐานล่างมีเจดีย์องค์เล็กๆ เป็นบริวารอยู่ 4 มุม ฐานชั้นที่ 3 มีซุ้มคูหา 4 ด้าน สันนิษฐานว่าได้บูรณะขึ้นภายหลัง เชื่อกันว่าบรรจุพระพระบรมสารีริกธาตุส่วนที่เรียกว่า อุรังคธาตุ คืออัฐิส่วนหน้าอก
