พระบรมสารีริกธาตุ คือ พระบรมอัฐิขององค์พระสัมมาสัมพุทธเจ้า ภายหลังจากการถวายพระเพลิงพระพุทธสรีระ นับเป็นปูชนียวัตถุแทนพระพุทธองค์ที่พุทธศาสนิกชนนับถือบูชาแต่แรกปรินิพพานสืบมาจนถึงปัจจุบัน ในมหาปรินิพพานสูตรกล่าวถึงพระบรมสารีริกธาตุว่า หลังจากการถวายพระเพลิงพระพุทธสรีระแล้ว โทณพราหมณ์ได้แบ่งพระบรมสารีริกธาตุออกเป็น ๘ ส่วน เพื่อให้กษัตริย์และพราหมณ์อัญเชิญกลับไปยังดินแดนของตน ๘ เมือง ได้แก่ เมืองราชคฤห์ เมืองเวสาลี เมืองกบิลพัสดุ์ เมืองอัลปัปปะ เมืองรามคาม เมืองเวฏฐทีปกะ เมืองปาวา และเมืองกุสินารา กษัตริย์เมืองต่าง ๆ ได้อัญเชิญพระบรมสารีริกธาตุไปประดิษฐานในสถูป นับว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการบูชาพระบรมสารีริกธาตุในเวลาต่อมา 

          ในดินแดนไทยเมื่อมีการรับพุทธศาสนาจากชมพูทวีป วัฒนธรรมแรกที่รับพุทธศาสนาจึงเกิดขึ้นภายใต้ชื่อว่า “ทวารวดี” ที่มีช่วงอายุอยู่ราวพุทธศตวรรษที่ ๑๒ -๑๖ จากการขุดค้นทางโบราณคดีพบว่ามีการประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุที่ใต้ฐานของเจดีย์หมายเลข ๑ เมืองโบราณคูบัว ซึ่งถือเป็นพระบรมสารีริกธาตุที่เก่าแก่ที่สุดที่พบในวัฒนธรรมทวารวดี โดยการขุดค้นทางโบราณคดีพบการก่ออิฐเรียงเป็นหลุมบริเวณกลางเจดีย์ในระดับพื้นดิน ลักษณะตารางเว้นช่องว่างที่มุมทั้ง ๔ และช่องตรงกลาง คือ ตำแหน่งของการประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุอยู่ในผอบครอบ ๓ ชั้น ซึ่งลักษณะการก่ออิฐเป็นช่องตารางนี้คล้ายคลึงกับแผ่นหินที่สลักแผ่นหินหรือก่ออิฐเป็นช่อง ๕ ช่อง หรือ ๙ ช่อง และบรรจุสิ่งของมงคลต่าง ๆ ลงไป แบบเดียวกับประเพณีวางศิลาฤกษ์ของอินเดีย ลังกา และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ 

          ผอบทั้ง ๓ ชั้นนั้น ชั้นแรกเป็นผอบสำริดฝาลายดอกบัว ชั้นที่ ๒ ผอบเงินฝาตกแต่งลายกลีบบัว ชั้นล่างสุดเป็นผอบทองคำเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๕ เซนติเมตร บรรจุพระบรมสารีริกธาตุ ๕ องค์ ลูกปัดแก้วสีน้ำเงินสมัยทวารวดี ชิ้นส่วนทองคำที่ยังไม่ได้แปรสภาพ และวัตถุสีแดงคล้ายก้อนดินบรรจุรวมอยู่ด้วย ช่องสำหรับบรรจุผอบถูกปิดด้วยแผ่นหิน สลักภาพพระพุทธรูปนูนต่ำขนาบข้างด้วยสถูปทรงหม้อปูรณฆฏะ (หม้อน้ำ) และธรรมจักรที่ตั้งอยู่บนเสา ซึ่งเป็นการปิดห้องกรุให้มิดชิดตามคัมภีร์ในพุทธศาสนา 

          การบรรจุพระบรมสารีริกธาตุในสถูปเจดีย์นั้นเป็นแนวคิดมาจากสถานที่ฝังศพ โดยพระบรมสารีริกธาตุเปรียบเสมือนกระดูกของคนตาย ห้องกรุใต้สถูปเปรียบได้กับหลุมฝังศพ องค์เจดีย์ที่ก่อทับพระบรมสารีริกธาตุก็พัฒนามาจากเนินดินฝังศพ

พระบรมสารีริกธาตุที่ค้นพบจากเจดีย์หมายเลข ๑ ซึ่งได้รับการขุดค้น ขุดแต่งอย่างถูกต้องตามหลักวิชาการโดยนักโบราณคดีนี้ ถือได้ว่าเป็นพระบรมสารีริกธาตุที่ได้รับการประดิษฐานในดินแดนประเทศไทยเป็นองค์แรก ๆ