วิหารพระมงคลบพิตร ตั้งอยู่ทางด้านทิศใต้ของวัดพระศรีสรรเพชญ์ ใช้เส้นทางเดียวกับทางไปคุ้มขุนแผน วิหารพระมงคลบพิตรจะอยู่ถัดไปไม่ไกลนัก พระมงคลบพิตรเป็นพระพุทธรูปบุสัมฤทธิ์ปางมารวิชัย มีขนาดหน้าตักกว้าง 9.55 เมตร และสูง 12.45 เมตร นับเป็นพระพุทธรูปขนาดใหญ่องค์หนึ่งในประเทศไทย ไม่มีหลักฐานแน่ชัดว่าสร้างในสมัยใด สันนิษฐานว่าสร้างในสมัยกรุงศรีอยุธยาตอนต้นระหว่างปี พ.ศ. 1991–2145 สมเด็จพระเจ้าทรงธรรมโปรดเกล้าฯให้ย้ายจากทิศตะวันออกนอกพระราชวังมาไว้ทางด้านทิศตะวันตกที่ประดิษฐานอยู่ในปัจจุบันและโปรดเกล้าฯให้ก่อมณฑปสวมไว้

 

ในสมัยสมเด็จพระเจ้าเสือ เมื่อปี พ.ศ. 2249 อสุนีบาตตกลงมาต้องยอดมณฑปพระมงคลบพิตรเกิดไฟไหม้ทำให้ส่วนบนขององค์พระมงคลบพิตรเสียหายจึงโปรดเกล้าฯให้ซ่อมแซมใหม่ แปลงหลังคายอดมณฑปเป็นมหาวิหารและต่อพระเศียรพระมงคลบพิตรในสมัยสมเด็จพระเจ้าบรมโกศ (พ.ศ. 2285–2286) ในคราวเสียกรุงศรีอยุธยาครั้งที่ 2 พ.ศ. 2310 วิหารพระมงคลบพิตรถูกข้าศึกเผาเครื่องบนโทรมลงมาต้องพระเมาฬีและพระกรขวาของพระมงคลบพิตรหัก  รัชกาลที่ 5 โปรดเกล้าฯ ให้การปฏิสังขรณ์ใหม่ สำหรับบริเวณข้างวิหารพระมงคลบพิตรทางด้านทิศตะวันออกแต่เดิมเป็นสนามหลวง ใช้เป็นที่สำหรับสร้างพระเมรุพระบรมศพของพระมหากษัตริย์และเจ้านายเช่นเดียวกับท้องสนามหลวงของกรุงเทพฯ