ตั้งอยู่ภายในเขตเทศบาลเมือง โบราณสถานท ี่สำคัญในวัดคือพระพุทธบุษยรัตน์ หรือพระแก้วหยดน้ำค้าง เป็นพระพุทธรูปปางสมาธิ ศิลปะสมัยเชียงแสน เป็นพระบูชาคู่บ้านคู่เมืองของยโสธรที่พระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 3 โปรดเกล้า ฯ พระราชทานให้พระสุนทรราชวงศาเจ้าเมืองยโสธรคนแรก

พระธาตุยโสธร หรือพระธาตุอานนท์ ตั้งอยู่หน้าอุโบสถ เป็นพระธาตุรุ่นเก่าที่สำคัญองค์หนึ่งในภาคอีสาน เจดีย์ทรงสี่เหลี่ยมส่วนยอดคล้ายพระธาตุพนม ภายในพระธาตุบรรจุอัฐิธาตุของพระอานนท์ การก่อสร้างได้รับอิทธิพลศิลปะลาวที่นิยมสร้างขึ้นเม ื่อปลายสมัยกรุงศรีอยุธยาถึงต้นรัตนโกสินทร์ ซึ่งตรงกับประวัติการตั้งเมืองและประวัติของวัดมหาธาตุฉบับหนึ่งว่า สร้างราว พ.ศ. 2321 โดยท้าวหน้า ท้าวคำสิงห์ ท้าวคำผา ซึ่งเดิมเป็นเสนาบดีเก่าของกรุงศรีสัตนาคนหุต (เวียงจันทน์) ต่อมาได้อพยพผู้คนภายใต้การนำของพ ระวอ พระตา ราว พ.ศ. 2313-2319 มาตั้งถิ่นฐาน ณ ที่นี้

ลักษณะพระธาตุ ฐานรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ยาวด้านละ 81 เมตร ก่ออิฐถือปูนเอวฐานคอดเป็นรูปบัวคว่ำบัวหงาย เหนือขึ้นไปเป็นเรือนธาตุ มีซุ้ม 4 ทิศ ประดิษฐานพระพุทธรูปประทับยืน ส่วนยอดธาตุมียอดปลีเล็กแซมทั้ง 4 ด้าน ยอดกลางทรงสี่เหลี่ยมสอบ มี 2 ชั้น รูปแบบการก่อสร้างคล้ายกับพระธาตุก่องข้าวน้อยและทางวัดจะจัดให้มีงานสมโภชพระธาตุอานนท์ขึ้นเป็นประจำทุกปีในเดือนมีนาคม

หอไตร เป็นที่เก็บคัมภีร์ใบลานของวัด ตั้งอยู่ตรงกลางสระทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของพระธาตุ แผนผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ลักษณะแบบหอไตรภาคอีสานทั่วไป มีทางเดินโดยรอบติดกันใต้ชายคา บริเวณนี้เป็นที่เก็บรักษาตู้พระธรรม หีบพระธรรม เส ลี่ยงชั้นวางคัมภีร์ซึ่งนำมาจากเวียงจันทน์ ซุ้มประตูและบานประตูไม้สลักลวดลายเครือเถาลงรักปิดทองอย่างสวยงาม การตกแต่งฝาผนังมีลวดลาย ซึ่งเป็นลักษณะผสมแบบภาคกลางสันนิษฐานว่า หอไตรน่าจะสร้างขึ้นประมาณสมัยรัชกาลที่ 4-5 แห่งกรุงรัตนโกสินทร์