เริ่มตั้งแต่สมัยพ่อขุนศรีอินทราทิตย์ประกาศตั้งกรุงสุโขทัยเป็นราชธานีประมาณ พ.ศ. ๑๘๐๐-๑๙๑๘ เมืองสำคัญทางศิลปะของสมัยสุโขทัยมีเมืองสุโขทัยเก่า กำแพงเพชร และศรีสัชนาลัยปรากฏโบราณสถานใหญ่โต มีศิลปวัตถุเป็นจำนวนมาก ชาวสุโขทัยนับถือพุทธศาสนายุคแรกตามแบบสมัยลพบุรีคือพุทธศาสนาแบบมหายาน ภายหลังพุทธศาสนาลัทธิลังกาวงศ์แพร่ขยายเข้ามาในสมัยพ่อขุนรามคำแหง วัสดุที่นำมาสร้างศิลปะประติมากรรม มี ปูนเพชร (ปูนขาวแช่น้ำจนจืดผสมกับทรายที่ร่อนละเอียด ยางไม้ และน้ำอ้อยนำมาโขลกให้เหนียวแล้วนำมาปั้น เมื่อแห้งจะแข็งและทนทานต่อดินฟ้าอากาศมาก) ดินเผา ไม้โลหะสำริด และทองคำ แบบอย่างของประติมากรรมสมัยสุโขทัย แบ่งเป็น ๔ ยุค คือ
สุโขทัยยุคที่ ๒ ในยุคนี้ฝีมือการสร้างประติมากรรมของช่างไทยเชี่ยวชาญขึ้น พัฒนารูปแบบการสร้างพระพุทธรูปจนก่อรูปพุทธลักษณะอันงดงามของสกุลช่างสุโขทัยเอง นับเป็นศิลปะสุโขทัยแบบบริสุทธิ์ ในยุคนี้มีการสร้างพระพุทธรูปไว้มากมายตั้งแต่พระพุทธรูปขนาดใหญ่ เช่น พระอัฏ-ฐารส พระอัจนะ จนถึงพระบูชาขนาดเล็ก และพระพิมพ์ นอกจากนี้ยังมีพระพุทธรูปนูนต่ำนูนสูงประดับภายในซุ้มมณฑปหรือพระเจดีย์เป็นจำนวนมากเช่นกันสมดัง ศิลาจารึกหลักที่ ๑ กล่าวไว้ว่า"กลางเมืองสุโขทัยนี้มีพิหาร มีพระพุทธรูปทอง มีพระอัฏฐารส มีพระพุทธรูปอันใหญ่ มีพระพุทธรูปอันราม" พระพุทธรูปสุโขทัยไม่นิยมสลักหินแม้จะเป็นพระพุทธรูปขนาดใดก็ตามจะปั้นด้วยปูนหรือหล่อด้วยโลหะมีค่าต่างๆ รวมทั้งทองคำบริสุทธิ์ ลักษณะพระพุทธรูปสุโขทัยยุคนี้คือพระพักตร์รูปไข่ พระขนงโก่ง พระนาสิกงุ้มพระโอษฐ์อมยิ้มเล็กน้อย พระเศียรสมส่วนกับพระศอและพระอังสา หมวดพระเกศาเล็ก พระรัศมีเป็นเปลว พระอุระผายสง่า พระอังสาใหญ่กว้าง พระถันโปน บั้นพระองค์เล็ก ครองจีวรห่มเฉียง ชายจีวรยาวจรดมาถึงพระนาภี ปลายเป็นลายเขี้ยวตะขาบ พระกรเรียวดุจงาช้าง นิ้วพระหัตถ์และนิ้วพระบาททำแบบธรรมชาติ ดุจมีชีวิต ฐานเป็นหน้ากระดานเกลี้ยง ปางที่นิยมคือ ปางมารวิชัย องค์ที่มีชื่อเสียงอยู่ในพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติและปางลีลาองค์พระพุทธรูปปางลีลาที่งดงาม ปัจจุบันประดิษฐานที่ระเบียงคดวัดเบญจมบพิตรภาพปูนปั้นที่มีชื่อเสียงคือ ภาพปูนปั้นปางเสด็จจากดาวดึงส์ ในซุ้มด้านทิศใต้ของมณฑปวัดตระพังทองหลาง ภาพปูนปั้นประดับหน้าบันซุ้มปรางค์ทิศวัดมหาธาตุสุโขทัย ซึ่งเป็นภาพพุทธ-ประวัติประกอบลวดลายหน้ากาล มกร และกินนรและภาพปูนปั้นฐานเจดีย์ วัดเจดีย์สี่ห้อง ซึ่งเป็นภาพเทพ นางอัปสรยื่นมือถือหม้อ ต้นไม้ ดอกไม้และภาพราชสีห์นั่งบนคอช้าง หมอบโผล่จากฐานเจดีย์
