วัดช้างล้อมเป้นโบราณสถานภายในกำแพงเมืองเกือบกึ่งกลางของตัวเมืองศรีสัชนาลัย ซึ่งเป็นเมืองลูกหลวงของกรุงสุโขทัย โบราณสถานที่สำคัญ คือ เจดีย์ประธานทรงลังกาหรือทรงระฆัง ซึ่งตั้งอยู่ในกำแพงแก้วรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีซุ้มประตูทั้งสี่ทิศ โดยประตูด้านหน้าและด้านข้างเป็นประตูปิดตันยอดทำคล้ายปรางค์ เจดีย์ประธานตั้งอยู่บนฐานรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมีช้างปูนปั้นเต็มตัวประดับอยู่โดยรอบฐาน จำนวน ๓๙ เชือก ช้างตรงมุมจะมีขนาดใหญ่ มีลายปูนปั้นประดับที่คอ ต้นขาและข้อเท้า ระหว่างช้างจะมีเสาประทีป (เสาไฟ) และมีพุ่มดอกบัวตูมวางอยู่ด้านหน้าช้างแต่ละตัว

ด้านหน้าของเจดีย์มีบันไดทางขึ้นสู่ลานประทักษิณ เหนือฐานประทักษิณมีซุ้มพระพุทธรูปประทับนั่งปางมารวิชัยจำนวน ๒๐ ซุ้ม หนังสือนำชมอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัยฯ เล่าว่า หลังผนังซุ้มพระพุทธรูปมีปฏิมากรรมรูปต้นโพธิ์ แต่พระพุทธรูปถูกทำลายคงเหลือเพียงองคืเดียวด้านทิศเหนือ (สงสัยจังทำไมเรามีรูปพระปูนในซุ้มตั้งหลายองค์ สงสัยของใหม่หรืออย่างไรกัน)

เจดีย์องค์นี้มีประวัติเกี่ยวข้องกับศิลาจารึกสุโขทัยที่กล่าวว่า พ่อขุนรามคำแหงฯ ให้ขุดเอาพระธาตุออกมาบูชาแล้วฝังเข้าไปใหม่พร้อมกับก่อเจดีย์ทับลงไป กรมศิลปากรสำรวจพบร่องรอยการแก้ไขแบบก่อสร้างที่ผนังด้านหลังของช้างตำแหน่งหนึ่งจำนวน ๓ ครั้ง ครั้งที่ ๓ เป็นการฉาบผนังให้เรียบและทำช้างยืนเต็มตัวหันหน้าออกจากฐานเรียงรายโดยรอบทั้งสี่ด้าน ทำให้เป็นเจดีย์องค์เดียวที่แตกต่างไปจากที่อื่น ๆ ทั้งในไทยและศรีลังกา ซึ่งทำเป็นรูปช้างโผล่ออกมาจากฐานเพียงครึ่งตัว อันมีความหมายว่า ช้างได้ร่วมกันแบกพระบรมสารีริกธาตุที่บรรจุอยู่ในเจดีย์ไว้บนหลัง

นอกจากเจดีย์ประธานยังมี วิหารอยู่ด้านหน้าเจดีย์ ๑ หลัง และวิหารขนาดเล็ก ๆ ๒ หลัง เจดีย์รายอีก ๒ องค์