เป็นที่เคารพสักการะของชาวเมืองสุโขทัยทั่วไป เพราะศาลนี้เป็นที่ประดิษฐานเทวรูปพระแม่ย่าและดวงพระวิญญาณของพ่อขุนรามคำแหงมหาราช

รูปพระแม่ย่านี้ทำด้วยศิลาสลักแบบเทวรูป พระพักตร์ยาว พระหนุเสี้ยม พระเกตุมาลายาวประดับเครื่องทรงแบบนางพญาสูงประมาณ 1 เมตร พระแม่ย่าองค์นี้สันนิษฐานว่าสร้างในสมัยพ่อขุนรามคำแหงมหาราช พระองค์ทรงสร้างขึ้นเพื่ออุทิศให้กับพระมารดา คือนางเสือง การที่เรียกว่า"พระแม่ย่า" นี้เพราะว่า พ่อขุนรามคำแหงมหาราชทรงเรียกมารดาว่า "พระแม่" และชาวเมืองสุโขทัยเคารพพ่อขุนรามคำแหงมหาราชเสมอด้วยบิดา ดังนั้น จึงรวมเรียกพระมารดาของพระองค์ว่า "พระแม่ย่า" ดังกล่าว แต่เดิมพระแม่ย่าประดิษฐานอยู่บนเขาพระแม่ย่าห่างจากตัวเมืองเก่า ประมาณ 8 กม. ตรงยอดเขามีเพิงหินเป็นผาป้องกันแดดฝน ต่อมาชาวสุโขทัยได้อัญเชิญมาประดิษฐานที่เมืองใหม่ โดยสร้างศาลขึ้นที่หน้าศาลากลางจังหวัดริมแม่น้ำยมดังเช่นปัจจุบัน และมีการจัดงาน เฉลิมฉลองทุกปีในเดือนกุมภาพันธ์ เรียกว่า "งานพระแม่ย่า" 

พระแม่ย่า เดิมนั้นประดิษฐานอยู่ที่ถ้ำพระแม่ย่า ซึ่งเป็นเพิงชะโงกเงื้อมออกมาทางใต้ ประมาณ 3 เมตรเศษ พระแม่ย่าหันพระพักตร์ไปทางทิศใต้ตามเงื้อมเขาที่ยื่นล้ำออกมาทางด้านหลังเงื้อมผามีถ้ำตื้น ๆ

องค์เทวรูป (พระแม่ย่า) เป็นเทวรูปหิน สลักด้วยหินชนวน เป็นรูปสตรีวัยสาว มีเครื่องประดับอย่างสตรีโบราณผู้สูงศักดิ์ ประทับยืนตรง แขนทั้งสองข้างแนบพระวรกาย นุ่งผ้าปล่อยชายไหว เป็นเชิงชั้นทั้งสองข้างแบบศิลปการนุ่งผ้าสตรีสมัยสุโขทัย ไม่สวมเสื้อหรือสไบเปลือยส่วนบนทั้งหมด เห็นพระถันทั้งสองเต้า ใส่กำไลแขน กำไลข้อมือและกำไลข้อเท้าทั้งสองข้าง เป็นกำไลวงกลม มีพระพักตร์เป็นรูปไข่ คางมน พระโอษฐ์แย้มยิ้มน้อย ๆ สวมมงกุฎเป็นแบบชฎาทรงสูง ที่พระบาทสวมรองพระบาทปลายงอน ยอดศิลาส่วนที่เหนือพระมงกุฎแตกบิ่นหายไปบ้าง เมื่อวัดขนาดของเทวรูปศิลารวมแท่นหินแผ่นเดียวกันที่คงอยู่ สูงทั้งหมด 51 นิ้ว วัดจากพระบาทถึงยอดพระมงกุฎ สูง 49 นิ้ว ศิลาจำหลักเป็นศิลาแท่งเดียวกันตลอดไม่มีรอยต่อ

ประวัติที่มาอันแน่นอนของพระแม่ย่านั้น ไม่มีหลักฐานยืนยันแน่นอนว่าเป็นใคร เมื่อประชาชนพากันเรียกว่า “พระแม่ย่า” อาจารย์ทองเจือ สืบชมภู สันนิษฐานว่าคงเป็นนางกษัตริย์องค์ใดองค์หนึ่ง และนางกษัตริย์องค์นี้น่าจะเป็นพระนางเสือง ซึ่งเป็นพระราชชนนีของพ่อขุนรามคำแหงมหาราช และเป็นพระเจ้าย่าของพระยาลิไท

ตามหลักฐานที่ปรากฏในศิลาจารึกพ่อขุนรามคำแหงได้กล่าวว่า “...เบื้องหัวนอนเมืองสุโขทัยนี้มีกุฎี พิหาร ปู่ครู มีสรีดภงส์ มีป่าพร้าว มีป่าลาง มีป่าขาม มีน้ำโคก มีพระขพุงผี เทพดาในเขาอนนนั้นเป็นใหญ่กว่าผีทุกผีในเมืองนี้ ขุนผู้ใดถือเมืองสุโขไทนี้แล้ ไหว้ดีพลีถูก เมืองนี้เที่ยง เมืองนี้ดี ผิไหว้บ่ดี พลีบ่ถูก ผีในเขาอนนบ่คุ้มเกรงเมืองนี้หาย...”   จากข้อความดังกล่าว ได้มีการนำคำว่า “พระขพุงผี” มาตีความเกี่ยวพันกับพระแม่ย่า โดยที่นักประวัติศาสตร์และโบราณคดีได้สันนิษฐาน ในครั้งที่มีการสัมมนาถึงการเมืองและสภาพสังคมสุโขทัย เมื่อวันที่ 1-4 สิงหาคม 2520 ที่มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ พิษณุโลก ได้ลงความเห็นว่า พระขพุงผี หมายถึง พระที่โตหรือใหญ่ ซึ่งน่าจะเข้ากับศิลาจารึกว่า พระขพุงผีนี้เป็นใหญ่กว่าผีทั้งหลายได้...พ่อขุนรามคำแหงก็ทรงเคารพเลื่อมใสพระพุทธรูปองค์นี้มากอยู่ โดยทรงยกให้เป็นยอดของผีทั้งหลาย ถ้า   แม่ย่านี้สร้างอุทิศเพื่อผีจริงแล้วก็จะต้องเป็นผีนางเสืองแน่ พระเจ้ารามคำแหงคงจะไม่เคารพผีอื่น เมื่อเป็นเช่นนี้พระปฏิมาพระองค์นี้จะต้องเป็นปูชนียวัตถุที่สำคัญของชาติและของชาวสุโขทัยชิ้นหนึ่ง

มีการจัดงาน เฉลิมฉลองทุกปีในเดือนกุมภาพันธ์ เรียกว่า "งานพระแม่ย่า"