พระอุโบสถ หรือ พระอุโบสถของวัดไลย์ ตั้งอยู่แยกจากวิหารเก้าห้องและหมู่โบราณสถานหลัก สถาปัตยกรรมของอาคารสะท้อนให้เห็นถึงยุคสมัยของการบูรณะในภายหลัง โดยยังคงรักษาความสง่างามตามแบบฉบับศิลปะพุทธศาสนาของไทย ภายในพระอุโบสถ ประดิษฐานพระพุทธรูปปางมารวิชัยอันสง่างามเป็นพระประธาน ซึ่งมีความศักดิ์สิทธิ์งดงามเทียบเท่ากับพระพุทธรูปในวิหาร พระอุโบสถล้อมรอบด้วยกำแพงเตี้ย และมีใบเสมาซึ่งบ่งบอกเขตขัณฑสีมา บริเวณโดยรอบร่มรื่นและเงียบสงบ ทำให้เป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับผู้มีจิตศรัทธาที่แสวงหาพื้นที่อันเงียบสงบสำหรับการสวดมนต์และการทำสมาธิ พื้นที่นี้สะท้อนให้เห็นถึงวิถีชีวิตของคนในท้องถิ่นที่กิจกรรมทางศาสนายังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้