โบราณศิลปวัตถุชิ้นเอก ได้แก่ พระพุทธรูปศิลปะล้านนาที่มีอายุในราวพุทธศตวรรษที่ 16-23 ที่มีความงดงามและแสดงถึงเทคโนโลยีการหล่อโลหะของช่างในสมัยโบราณ เช่น พระพุทธรูปที่มีขนาดใหญ่ จะใช้วิธีหล่อแยกส่วน แล้วนำมาประกอบเข้าด้วยกัน ก่อนทำการตกแต่งด้วยกรรมวิธีลงรักปิดทองจารึกที่มีเนื้อหากล่าวถึงการอุทิศถวายที่ดิน คน เงิน ทอง ให้วัดเก็บเกี่ยวผลประโยชน์และใช้แรงงาน เพื่อเป็นพุทธบูชาและสืบพระพุทธศาสนาที่มีอายุราวพุทธศตวรรษที่ 21-22 จารึกด้วยอักษรล้านนา

        ชิ้นส่วนประติมากรรมปูนปั้นจากแหล่งโบราณคดีวัดป่าสัก สร้างในราวพุทธศตวรรษที่ 19-22 เป็นหลักฐานแสดงให้เห็นว่าเมืองเชียงแสนได้รับอิทธิพลรูปแบบทางศิลปกรรมจากอาณาจักรพุกาม อาณาจักรสุโขทัย แคว้นหริภุญไชย หรือจีน มาปรับปรุงจนเป็นเอกลักษณ์ของตนเอง และมีความหมายทางปรัญชา เช่น ประติมากรรมรูปหน้ากาล เป็นสัญลักษณ์ของกาลเวลาที่กัดกินทุกอย่างแม้แต่ตัวเอง นอกจากนั้น พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงแสน ยังให้บริการแก่สาธารณชน ในฐานะแหล่งเรียนรู้ทางด้านศิลปวัฒนธรรม เช่น การจัดอบรมศิลปะสำหรับเยาวชน การฝึกอบรมเยาวชนให้มีความรู้ในเรื่องของประวัติศาสตร์ท้องถิ่น จัดนิทรรศการพิเศษ และการดูและโบราณศิลปวัตถุที่ได้ขึ้นทะเบียนไว้เป็นสมบัติของชาติแต่อยู่ในความดูแลครอบครองของวัดและเอกชนในเขตพื้นที่จังหวัดเชียงรายอีกด้วย

       ตั้งอยู่ด้านนอกกำแพงเมืองเชียงแสนทางด้านทิศตะวันตกมีหลักฐานปรากฏในชินกาลมาลีปกรณ์ว่าวัดป่าสักสร้างขึ้นขณะพญาแสนภูสร้างกำแพงเมืองเชียงแสนเสร็จสิ้นแล้ว 4 ปีสันนิษฐานว่าอยู่ในปี พุทธศักราช  1875 ได้มีภิกษุมาจากเมืองปาฏลีบุตรนำพระบรมสารีริกธาตุกระดูกตาตุ่มด้านขวามาถวาย พญาแสนภูจึงโปรดฯ ให้สร้างพระอารามขึ้นเพื่อบรรจุพระบรมสารีริกธาตุไว้ที่นอกกำแพงเมืองเชียงแสนด้านทิศตะวันตก เพื่อบรรจุพระบรมสารีริกธาตุให้ปลูกต้นสักแวดล้อมพระอารามไว้ 300 ต้น ทรงแต่งตั้งภิกษุที่นำพระบรมสารีริกธาตุมาถวายเป็นพระพุทธโฆษาจารย์ ปลูกกุฎิเสนาสนะ อยู่ในวัดป่าสัก โบราณสถานสำคัญของวัดป่าสัก ได้แก่ เจดีย์ประธาน ลักษณะเป็นเจดีย์ทรงปราสาทยอด มียอด 5 ยอด ลวดลายปูนปั้นที่วัดป่าสักได้รับการยอมรับในเรื่องความงดงาม มีการประดับลวดลายปูนปั้นรูปครุฑ กินรี และลายกนก ลวดลายดอกไม้ที่สะท้อนอิทธิพลศิลปะจีน เช่น ลายเมฆ ลายช่องกระจก ลายบัวมีมีไส้ ลายดอกโบตั๋น และลายกลีบบัวขนาดใหญ่ เรียกว่าบัวฟันยักษ์ ที่เปรียบเทียบได้กับลายกลีบบัวของศิลปะอินเดียสมัยปาละ

 

       ตั้งอยู่ภายในกำแพงเมืองเชียงแสน เดิมเรียกว่าวัดพระหลวง ตำนานกล่าวว่าภายหลังจากเสร็จสิ้นพระราชภารกิจในการสร้างกำแพงเมืองเชียงแสน พญาแสนภูทรงสร้างเจดีย์องค์ใหม่ครอบไปบนเจดีย์ที่สร้างขึ้นโดยพญาศิริธรรมอโศกราชในวัดพระหลวงหลังจากนั้นอีก 3 ปี ทรงเล็งเห็นว่าวัดพระหลวงเป็นวัดสำคัญที่ประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุกระดูกหน้าอกของพระพุทธเจ้าจึงโปรดฯ ให้สร้างพระวิหารวัดพระหลวง กว้าง 8 วา ยาว 17 วา และเจดีย์สูง 29 วา จากนั้นชินกาลมาลีปกรณ์ระบุว่ามีการบูรณะเจดีย์หลวง ในปี พุทธศักราช  2058 ในรัชสมัยของพระเมืองแก้ว โดยโปรดฯ ให้ขุดฐานเจดีย์ใหญ่ในมหาวิหารกลางเมืองเชียงแสน แล้วให้ก่อเจดีย์องค์ใหม่ ฐานกว้าง 15 วา 25 วา

 

        เอกสารประวัติศาสตร์ระบุว่าราว พุทธศักราช1871 พญาแสนภูทรงฟื้นฟูเมืองรอยเก่าริมแม่น้ำโขงด้านทิศตะวันตก โดยโปรดฯ ให้ขุดคูเมืองด้านทิศเหนือ ทิศตะวันตกและทิศใต้ เว้นทิศตะวันออกเอาแม่น้ำโขงเป็นเขตแดน ก่อกำแพงเมืองทั้ง 4 ด้าน มีประตู 11 ประตู ปัจจุบันเหลือหลักฐานกำแพงเมืองด้านทิศเหนือยาว 950 เมตร ไม่ปรากฏหลักฐานแนวกำแพงด้านทิศตะวันออก สันนิษฐานว่าถูกแม่น้ำโขงกัดเซาะพังทลายไป

        ปัจจุบัน กำแพงเมืองเชียงแสนเหลือหลักฐานป้อมปากประตู 5 แห่ง คือ ป้อมปากประตูนางเซิ้ง ป้อมปากประตูหนองมูต ป้อมปากประตูเชียงแสนหรือป่าสัก ป้อมปากประตูทัพม่าน และป้อมปากประตูดินขอ เนื้อที่ภายในกำแพงเมืองเชียงแสนราว 2.5 ตารางกิโลเมตร จากการขุดค้นทางโบราณคดีที่กำแพงเมือง เชียงแสน พบหลักฐานดังนี้

       กำแพงเมืองสมัยที่ 1 พบแนวกำแพงก่ออิฐอยู่ภายในกำแพงเมืองเชียงแสนสมัยที่ 2

       กำแพงเมืองสมัยที่ 2 สร้างครอบทับกำแพงเมืองสมัยที่ 1 โดยนำดินจากการขุดลอกคูเมืองพูนทับตัวกำแพงสมัยที่ 1 จากนั้นจึงก่อกำแพงอิฐครอบไว้อีกชั้นหนึ่ง กำแพงเมืองสมัยที่ 2 มีลักษณะพิเศษ คือ ผนังกำแพงด้านในเมืองก่ออิฐเป็นขั้นบันได รับกับพื้นเชิงเทินบนกำแพง ซึ่งมีประโยชน์ในการขนถ่ายกำลังทหารที่ประจำอยู่บนเชิงเทิน และเพื่อมิให้ดินที่เป็นโครงการแกนในกำแพงถูกชะล้างทำลายด้วยฝนหรือสิ่งอื่น ๆ ส่วนกำบัง (เสมา) มีการสร้างและซ่อมแซมหลายครั้ง จึงมีรูปแบบหลากหลายสะท้อนถึงการใช้งานที่ยาวนาน ผ่านศึกสงคราม รูปแบบของส่วนกำบังจำแนกได้ถึง 11 แบบ เอกสารประวัติศาสตร์กล่าวว่าพญาแสนภูทรงฟื้นฟูเมืองรอยโดยสร้างกำแพงเมื่อ พุทธศักราช  1871 จากการขุดค้นทางโบราณคดีในปี พุทธศักราช  2543 มีการนำอิฐของกำแพงเมืองเชียงแสนไปหาค่าอายุด้วยวิธีเทอร์โมลูมิเนสเซนส์ (TL:Thermoluminescence) ที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ค่าอายุดินและอิฐของกำแพงเมืองเชียงแสนสมัยที่ 1 ที่ 1,400-1,600 ปีมาแล้ว (ราวพุทธศตวรรษที่ 10-12) และกำแพงเมืองเชียงแสนสมัยที่ 1 เกิดขึ้นในช่วงรอยต่อระหว่างยุคก่อนประวัติศาสตร์กับยุคประวัติศาสตร์

       กำแพงเมืองสมัยที่ 1 คงถูกใช้ประโยชน์ในแง่การชลประทานส่วนกำแพงสมัยที่ 2 ถูกสร้างเพื่อประโยชน์ทางการทหาร การรับศึกสงครามเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การกำหนดค่าอายุดินและอิฐของกำแพงเมืองเชียงแสนความได้รับการทดสอบอีกหลายครั้งเพื่อหาค่ามาตรฐาน จากการขุดค้นแต่งกำแพงเมืองเชียงแสนพบโบราณวัตถุที่เป็นชิ้นส่วนของสถาปัตยกรรมปะปนอยู่ด้วยเป็นไปได้ว่าในช่วงสงครามอาจมีการนำอิฐจากศาสนสถานมาซ่อมแซมกำแพงเมือง