วิหารหลวงเป็นวิหารโถงขนาดใหญ่อยู่ทางทิศตะวันออกของพระธาตุเจดีย์มีฝาย้อยปิดลงมา บังระนาบด้านซ้ายและขวา การลดชั้นของหลังคา ด้านหน้า 2 ชั้น ชั้นหลัง 1 ชั้น ชั้นละ 3 ตับ มีฐานเตี้ยเมื่อเทียบกับสัดส่วนของอาคาร(พรรณนิภา ปิณฑวณิช, 2546 )
วิหารหลวง อยู่ทางทิศตะวันออกขององค์เจดีย์ ลักษณะเป็นวิหารโถง ตัววิหารจะเรียงชั้นซ้อนของชั้นหลังคา จากส่วนสูงที่สุด ลงมาหาต่ำสุดตามลำดับ ภายในอาคาร การก่อสร้างเป็นชนิดมีเสาเรียง ภายในเป็นวงกลม เสาเรียงภายในนี้ เป็นลักษณะของอาคารวิหาร ส่วนใหญ่ทางภาคเหนือ เพราะต้องการความกว้าง โดยเสาที่เรียงภายในนี้ จะใช้รับขื่อประธานและขื่อคัด บนแผงคอสองมีภาพจิตรกรรมฝาผนัง ภายในวิหารมีซุ้มปราสาทประดิษฐาน พระเจ้าล้านทอง
เป็นประธานของวิหาร วิหารหลวงนี้ไม่ปรากฏว่าสร้างเมื่อใด แต่จากศิลาจารึกเจ้าหมื่นคำเพชร จศ.838(พ.ศ.2019) ได้กล่าวถึงการสร้างวิหาร และในจารึกเจ้าหาญสีทัตถ จศ.858(พ.ศ.2039) ก็ได้กล่าวถึงการสร้างวิหารในวัดพระธาตุลำปางหลวงเช่นกัน อาจเป็นไปได้ว่าวิหารหลวง อาจสร้างขึ้นในช่วงระยะเวลาดังกล่าว แต่ที่ปรากฏได้ถูกบูรณปฏิสังขรณ์ ในสมัยรัตนโกสินทร์ แต่ก็คงรักษารูปแบบและคติโบราณไว้(ภาสกร โทณะวณิก, 2529)