ประติมากรรม พระพุทธรูป พระพุทธรูปสมัยสุโขทัย อาจแบ่งออกได้เป็น 4 หมวด คือ 1. หมวดวัดตะกวน 2. หมวดใหญ่ 3. หมวดพระพุทธชินราช 4. หมวดกำแพงเพชร
1. หมวดวัดตะกวน จัดเป็นพระพุทธรูปรุ่นแรกของศิลปะสุโขทัย มีอายุในครึ่งแรกของพุทธศตวรรษที่ 19 ได้พบพระพุทธรูปกลุ่มนี้เป็นครั้งแรกที่วัดตะกวนในเมืองสุโขทัยเก่า เป็นพระพุทธรูปที่มีอิทธิพลศิลปะเชียงแสนและลังกาเข้ามาปนอยู่มาก (รูป 21)
2.หมวดใหญ่ เป็นลักษณะเฉพาะของศิลปะสมัยสุโขทัย มีลักษณะ คือ พระรัศมีเป็นเปลว ขมวดพระเกศาเล็ก พระพักตร์รูปไข่ พระขนงโก่ง พระนาสิกงุ้ม พระโอษฐ์อมยิ้ม พระอังสาใหญ่ บั้นพระองค์เล็ก ครองจีวรห่มเฉียง ชายจีวรยาวจรดพระนาภี ปลายเป็นลายเขี้ยวตะขาบ ชอบทำปางมารวิชัย ประทับนั่งขัดสมาธิราบ ฐานเป็นหน้ากระดานเกลี้ยง คงสร้างขึ้นแล้วในรัชกาลของพระมหาธรรมราชาลิไท ในปลายพุทธศตวรรษที่ 19 พระพุทธรูปสุโขทัยหมวดใหญ่นี้ มักหล่อด้วยสำริด (รูป 22-23)
3. หมวดพระพุทธชินราช พระพักตร์ค่อนข้างกลม พระองค์ค่อนข้างอวบอ้วน นิ้วพระหัตถ์ทั้งสี่มีปลายเสมอกัน ได้แก่พระพุทธชินราชซึ่งคงสร้างขึ้นในรัชกาลพระเจ้าไสลือไท ราวกลางพุทธศตวรรษที่ 20 (รูป 24) และพระศรีศากยมุนี (เดิมอยู่ในวัดมหาธาตุ สุโขทัย – ปัจจุบันอยู่ที่วัดสุทัศน์ กรุงเทพฯ)
4. หมวดกำแพงเพชร พระพักตร์ตอนบนกว้าง พระหนุเสี้ยม พบในเมืองเก่ากำแพงเพชร จำนวนไม่มากนัก (รูป 25-26 )
สมัยสุโขทัย นิยมสร้างพระพุทธรูป 4 อิริยาบถ คือ นั่ง นอน ยืน เดิน (รูป 27) พระพุทธรูปปางลีลาเป็นเอกลักษณ์อย่างหนึ่งของศิลปะสุโขทัย คงได้ต้นแบบมาจากศิลปะลังกาและศิลปะพม่าสมัยเมืองพุกาม (โดยผ่านมาทางศิลปะล้านนา
พระพุทธรูปลีลาที่งดงามมากได้แก่ พระพุทธรูปปูนปั้น นูนสูง ที่วัดพระศรีรัตนมหาธาตุเชลียง และที่ในซุ้มจรนำของมณฑปวัดตระพังทองหลาง (เป็นภาพเล่าเรื่องตอนเสด็จลงจากดาวดึงส์) (รูป 28,29,30 )
ในสมัยสุโขทัยนิยมสร้างพระพุทธบาทด้วย มีทั้งทีทำ ด้วยศิลาและสำริด ในสมัยสุโขทัยมีการหล่อเทวรูปสำริดหลายองค์ เช่น - เทวรูปพระอิศวร แสดงให้เห็นอิทธิพลขอมสมัยบายน มีจารึกที่ฐานว่า เจ้าพระยาศรีธรรมาโศกราช (ผู้ครองเมืองกำแพงเพชร) ได้สร้างขึ้น เมื่อ พ.ศ. 2053 อุทิศถวายแด่พระเจ้าแผ่นดินทั้งสองพระองค์ (คงหมายถึงสมเด็จพระบรมราชาธิราชที่ 3 และ สมเด็จพระรามาธิบดีที่ 2 แห่งอยุธยา) (รูป 31 )
- เทวรูปพระนารายณ์ คงหล่อขึ้นสมัยเดียวกับเทวรูปพระอิศวร - พระพรหม - เทวรูปพระอุมาหรือลักษมีและพระหริหระ (รูป 32-34 )
ประติมากรรมปูนปั้น สมัยสุโขทัยมีลักษณะ งดงามอ่อนช้อย (รูป 35-42 )