พระประธานในพระวิหาร พระนามว่า “พระพุทธมารวิชัยศาสดา” เข้าใจว่าสร้างแต่สมัยพระเจ้าโพธิสาลราช นครหลวงพระบาง เสด็จมาสร้างพระวิหารหลวง เมื่อ พ.ศ. ๒๐๗๓ – ๒๑๐๒ เมื่อสร้างวิหารใหญ่เข้าใจว่าได้หล่อพระประทานไว้ประจำเลย เพราะสืบแต่ผู้เฒ่าผู้แก่ก็บอกว่า เห็นประจำอยู่ในพระวิหารหอพระแก้วตั้งแต่ก่อนเกิด ต่อมาเมื่อ พ.ศ. ๒๔๙๖ เจ้าอาวาสได้ให้ช่างสร้างนาค ๗ เศียรแบบขอมประดับ ดูสวยงามมาก แต่เวลานี้พระธาตุล้มทับพังแล้ว คงเหลือแต่พระประทานไม่เป็นอันตราย เวลานี้ทางศิลปากรไดลงรักปิดทองและกั้นฉัตร ๕ ชั้นไว้กลางแจ้งบนฐานพระวิหาร หลังคาและผนังพระวิหาร กรมศิลปากรรื้อจะสร้างใหม่
พระประทานในพระอุโบสถ เป็นพระปางมารวิชัยเหมือนกัน แต่มีขนาดย่อมกว่าพระประทานในพระวิหาร มีพระนามว่า “พระองค์แสนศาสดา” เป็นพระประจำอุโบสถมานานแล้ว ที่ฐานมีจารึกเลขศักราชไว้ดังนี้ “ ศักราชได้ ๘๖๔ ตัว “ ตรงกับ พ.ศ. ๒๐๓๕ ถึงปีมะแมนี้ได้ ๔๘๗ ปีแล้ว ที่ฐานมีห่วงสำหรับหาม เข้าใจว่าแต่โบราณคงเอาออกแห่เวลาตรุษสงกรานต์ พระพักตร์นูน จมูกโด่งงาม พระองค์เกลี้ยงเกลา ไม่ทราบประวัติว่าหล่อที่ไหน ใครสร้าง ดูพระพุทธลักษณะและฝีมือช่างเป็นนักปราชญ์ชั้นสูงสร้าง
ส่วนโรงอุโบสถนั้น สร้างมานานแล้ว ต่อมา พ.ศ. ๒๓๔๙ – ๕๖ คราวเจ้าผู้ครองเวียงจันทน์ลงมาบูรณะวัดพระธาตุพนม ปรากฏตามจารึกว่า พระจันทสุริยวงศา เมืองมุกดาหาร ได้ปฏิสังขรณ์สร้างอุโบสถไว้เป็นพุทธบูชาเป็นส่วนของท่านโดยเฉพาะด้วย ต่อมา พ.ศ. ๒๔๖๙ ท่านพระครูศิลาภิรัต เจ้าอาวาส พร้อมด้วยหลวงพิทักษ์พนมเขต ( ท้าวสีกะทูมจันทรสาขา ) นายอำเภอธาตุพนม ลูกหลานเหลนของพระจันทสุริยวงศา ได้รื้อโรงอุโบสถเก่าที่ชำรุดสร้างใหม่ ถึง พ.ศ. ๒๕๐๐ พระเทพรัตนโมลี ขอทุนฉลอง ๒๕๐๐ มาบูรณะโรงอุโบสถใหม่ คือ รื้อหลังคาแปลงเป็น ๓ ชั้น เพิ่มฝาผนังขึ้น ขยายหน้าโบสถ์ออกอีก ๗ เมตร ทำช่องประตูหน้าต่างใหม่ทุกห้อง ประตูหน้า ๓ ช่อ เป็นซุ้มกรอบประตูหน้าต่างประดับลวดลายดังที่เห็นอยู่ในปัจจุบันนี้
