พระอุโบสถพระเจ้าเก้าตื้อ เป็นอาคารคอนกรีตก่อด้วยอิฐถือปูน ศิลปะแบบล้านนา ขนาดกว้าง 12 เมตร ยาว 27 เมตร สร้างขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2047 ภายในประดิษฐานองค์พระเจ้าเก้าตื้อ พระพุทธรูปที่งดงามที่สุดในล้านนา

พระเจ้าเก้าตื้อ พระพุทธรูปที่งดงามที่สุดในล้านนา สร้างในสมัยพระเมืองแก้ว พ.ศ.2047 ได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นโบราณสถานแห่งชาติ ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่มที่ 52 ตอนที่ 75 ลงวันที่ 8 มีนาคม 2478

ภายในมีจิตรกรรมฝาผนังเรื่อง พุทธประวัติ ต่อมาได้รับการบูรณะครั้งล่าสุดโดยกรมศิลปากรร่วมกับวัดสวนดอก เมื่อ พ.ศ.2558 ภายในพระอุโบสถมีจิตรกรรมฝาผนังบอกเรื่องราวเกี่ยวกับพุทธประวัติ และประวัติการสร้างวัดสวนดอก พระอารามหลวง