พระอุโบสถวัดท่าหลวงเป็นอาคารสถาปัตยกรรมไทยประเพณีที่สง่างาม ตั้งอยู่ริมฝั่งแม่น้ำน่าน ใจกลางเมืองพิจิตร สร้างขึ้นเพื่อเป็นที่ประดิษฐาน หลวงพ่อเพชร พระพุทธรูปปางมารวิชัย ศิลปะเชียงแสน (สิงห์ 1) ตัวอาคารก่ออิฐถือปูน มีพระระเบียงล้อมรอบ หลังคาซ้อนชั้นประดับด้วยช่อฟ้า ใบระกา และหางหงส์อย่างประณีต ภายในพระอุโบสถโดดเด่นด้วยภาพจิตรกรรมฝาผนังที่บอกเล่าเรื่องราวพุทธประวัติและวรรณคดีไทย สร้างบรรยากาศที่ขรึมขลังและเลื่อมใสศรัทธาแก่ผู้ที่เข้ามาสักการะ