วัดราชบูรณะ ปัจจุบันตั้งอยู่ใจกลางเมืองพิษณุโลก ติดฝั่งแม่น้ำน่าน เยื้องกับวัดพระศรีรัตนมหาธาตุวรมหาวิหาร (วัดใหญ่) ตรงข้ามกับวัดนางพญา โดยมีถนนมิตรภาพตัดผ่ากลาง ทำให้วัดอยู่คนละฝั่งถนน ไม่ปรากฏหลักฐานการก่อสร้างว่า เริ่มสร้างขึ้นครั้งแรกในสมัยใด เสนอ นิลเดช (2532 : 56) 
ได้เขียนเรื่องวัดราชบูรณะ ไว้ในหนังสือสองแควเมื่อวานพิษณุโลกวันนี้ว่า “วัดราชบูรณะ เป็นวัดเก่าแก่โบราณวัดหนึ่งเข้าใจว่าคงจะมีอายุถึงสมัยสุโขทัยก็อาจจะเป็นได้ วัดแห่งนี้เดิมมีอาณาเขตติดต่อกับวัดนางพญา
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2502 กรมทางหลวงได้ตัดถนนสายพิษณุโลก-หล่มสัก คือ ถนมิตรภาพ ถนนสายนี้ได้ตัดผ่านเข้าไปในเนื้อที่วัดนางพญาและวัดราชบูรณะ ถนนมิตรภาพได้ตัดเฉียดพระอุโบสถไปอย่างใกล้ชิด จนต้องรื้อย้ายใบเสมามุมพระอุโบสถด้านตะวันออกเฉียงเหนือ
วัดราชบูรณะเป็นวัดโบราณ สันนิษฐานว่าสร้างขึ้นในสมัยสุโขทัยก่อนรัชสมัยพระยาลิไท แต่ไม่พบหลักฐานที่ชัดเจน แต่จากการค้นคว้าจากหลักฐานดังต่อไปนี้
ประวัติวัดบนไม้แผ่นป้ายของวัด มีความว่า “วัดราชบูรณะเดิมไม่ปรากฏชื่อ ก่อสร้างมานาน 1,000 ปีเศษ ก่อนที่พระยาลิไทได้ทรงบูรณปฏิสังขรณ์ ดังนั้นวัดนี้จึงได้ชื่อว่า “วัดราชบูรณะ” รวมความยาวนานถึงปัจจุบันประมาณ 1,000 ปีเศษ พระยาลิไททรงสร้างพระพุทธชินราช พระพุทธชินสีห์ และพระศรีศาสดาแล้ว ทองยังเหลืออยู่จึงได้หล่อพระเหลือขึ้น และทรงทอดพระเนตรเห็นว่าวัดนี้ชำรุดทรุดโทรมมาก จึงได้บูรณะขึ้นมาอีกครั้งจึงได้นามว่า “ราชบูรณะ” ประกาศขึ้นทะเบียนโบราณสถาน วันที่ 27 กันยายน 2479
พระวิหารหลวงวัดราชบูรณะ อาคารก่ออิฐถือปูน กว้าง 18 เมตร ยาว 23 เมตร สูง 13 เมตรหันไปทางทิศตะวันออก ด้านหน้ามีทางขึ้นลง 3 ทาง ประตู 3 คู่ หน้าต่างด้านละ 7 คู่ พื้นวิหารยกสูงจากพื้นดินประมาณ 1.75 เมตร พระวิหารมีสถาปัตยกรรมทรงโรง 9 ห้อง ศิลปะสมัยสุโขทัยด้านหน้ามีระเบียงเสาหานร่วมเรียงในรองรับ 4 เสา มีบัวหัวเสาเป็นบัว 2 ชั้นมีกลีบยาว
ส่วนหลังคาสร้างแบบเดียวกันกับพระอุโบสถ ต่างกันที่ใช้พญานาคเศียรเดียว พระอุโบสถเป็นพญานาคสามเศียร บานประตูหน้า 3 คู่ หลัง 2 คู่ แกะสลักลวดลายดอกบัวตูมเรียงต่อกัน เสาในพระวิหารมี 2 แถว แถวละ 7 ต้น เป็นเสาศิลาแลงก่ออิฐถือปูนทรงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 80 เซนติเมตร ทาสีแดงฉลุสีทองที่โคนเสาและปลายเสาเพื่อรองรับตัวขื่อที่บัวหัวเสาเป็นบัวกลีบซ้อนกัน 5 ชั้น ที่คานบนมีลายดอกไม้เขียนพื้นไม้สีดำลายฉลุทอง
ภายในพระวิหารหลวง ประดิษฐาน หลวงพ่อทองดำ พระประธาน ซึ่งเป็นพระพุทธรูปปูนปั้นลงรักปิดทองปางมารวิชัย หน้าตักกว้าง 4 เมตร สูง 5.50 เมตร ศิลปะสมัยสุโขทัยที่ชาวบ้านเรียกกันว่าหลวงพ่อทองดำ ที่ศักดิ์สิทธิ์ มีคนกราบไว้บูชาขอพรขอโชคขอลาภล้วนประสิทธิผล พระพุทธลักษณะคล้ายพระพุทธชินราชมาก ประดิษฐานอยู่บนฐานชุกชี 2 ชั้น สูง 1.50 เมตร ชั้นล่างสูง 1 เมตร เป็นรูปเท้าสิงห์ ชั้นบนสูง 0.5 เมตร เป็นฐานบัวคว่ำบัวหงาย
พระอุโบสถ ขนาด กว้าง10 เมตร ยาว 18 เมตร สูง 10 เมตร ลักษณะก่ออิฐถือปูน ผนังหนาราว 50 เซนติเมตร มีบันไดขึ้นทางด้านหน้าสองแห่งและด้านหลังสองแห่ง โครงสร้างหลังคาเครื่องไม้มุงกระเบื้องดินเผา พระอุโบสถวัดราชบูรณะเป็นการวางรูปโบสถ์แบ่งออกเป็นหกห้อง ประตูหน้าหลังด้านละสองประตูหลัง หลังคามุขหน้าหลังปีกนกคลุมสองชั้น ทรงนี้เรียกว่า แบบทรงโรง ลักษณะเป็นแบบเก่าสมัยอยุธยาและถูกซ่อมแซมมาหลายยุคสมัย ภายในมีเสาห่านร่วมในเรียงอยู่สองแถว เพื่อรับตัวขื่อ หน้าจั่วเป็นแบบเก่าคือแบบภควัม เช่นเดียวกับจั่ววิหารพระพุทธชินราช แปดเหลี่ยมเพื่อรองรับรวยระกาที่หนาบันโดยเฉพาะ ลำยองจึงไม่ทำวงแบบ นาคสะดุ้ง หางหงส์และนาคปรก ทำเป็นนาคเบือน ลักษณะความแหลมของแนวหลังคาเป็นแบบเก่าที่ใช้กับรวยระกา ตามแบบป้านลมสมัยสุโขทัยได้อย่างดีบานประตูสลักรูปดอกเป็นสี่กกลีบแบบดอกลำดวน ภายในอุโบสถเป็นภาพเขียน เรื่องรามเกียรติ์และตอนที่ดีที่สุดคือ ตอน ทศกัณฐ์สั่งเมืองที่ผนังด้านทิศเหนือ ส่วนด้านล่างเป็นเรื่อง กามกรีฑา ซึ่งไม่พบที่ใดมาก่อน น่าจะเขียนขึ้นในรัชกาลที่ 4 บางตอนถูกน้ำฝนเสียหาย และพระประธานก็นับว่างดงามมาก ปัจจุบันทางวัดได้มีการบูรณะเปลี่ยนกระเบื้องหลังคาและทาสีขาวใหม่ทั้งหลัง ภายในพระอุโบสถ ประดิษฐานพระประธาน พระพุทธรูปปางมารวิชัย(หลวงพ่อทองสุข) ลงรักปิดทองหน้าตักกว้าง 2 เมตร สูง 3 เมตร ศิลปะสมัยสุโขทัยประดิษฐานอยู่บนฐานชุกชีก่ออิฐถือปูนชั้นล่างเป็นฐานเท้าสิงห์ 2 ชั้น ชั้นบนสุดเป็นฐานบัวคว่ำบัวหงาย ปิดทองประดับกระจกสี
เจดีย์หลวง ตั้งอยู่บนฐานก่ออิฐถือปูนขนาดใหญ่ รูปทรงแปดเหลี่ยมยาวด้านละ 9 เมตร สูง 24 เมตร โดยเรียงซ้อนเป็นชั้นขึ้นไป12 ชั้น จนถึงชั้นระเบียงรอบ มีเจดีย์ทรงกลม หรือเจดีย์ทรงลังกาตั้งอยู่บนลาน ระเบียงรอบหรือลานประทักษิณเป็นเจดีย์ประธาน เจดีย์เล็กคล้ายองค์เจดีย์ประธานตั้งอยู่ด้านล่างรอบองค์เจดีย์ มีกำแพงแก้วล้อมรอบ เดิมยอดเจดีย์หักชำรุดสูญหายไป เหลือแต่ฐานบัลลังก์เหนือคอระฆัง พระเจดีย์วัดราชบูรณะองค์นี้เป็นพระเจดีย์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด และสูงที่สุดในจังหวัดพิษณุโลก ในปี พ.ศ. 2533 กรมศิลปากร ได้ทำการบูรณปฏิสังขรณ์รากฐานและก่อยอดพระเจดีย์วัดราชบูรณะ ให้มีความมั่นคงแข็งแรงและสมบูรณ์ดี
เมื่อปี พ.ศ. 2528 กรมศิลปากรได้ขุดค้นเจดีย์หลวงวัดราชบูรณะเพื่อจำทำการบูรณปฏิสังขรณ์ใหม่ ได้ขุดค้นพบพระบรมสารีริกธาตุที่บรรจุไว้ในคอระฆังของเจดีย์หลวงซึ่งบรรจุไว้ในผอบ และเจดีย์จำลองเล็กๆ ที่ทำจากทองสำริด ซึ่งทางวัดได้นำออกมาให้พุทธศาสนิกชนได้สักการบูชาที่ศาลาการเปรียญ ปัจจุบันวัดราชบูรณะกำลังก่อสร้างมณฑปบรรจุพระบรมสารีริกธาตุ จากข้อมูลหลักฐาน พระไหล่ลาย ได้น้อมอัญเชิญพระบรมสารีริกธาตุประดิษฐานไว้ที่นครปฐมแห่งหนึ่ง เดินทางขึ้นเหนือถึงเมืองพิษณุโลก อัญเชิญพระบรมสารีริกธาตุไปประดิษฐานไว้ที่วัดสำคัญ ๆ 3 แห่ง ดังนี้
1. วัดบูรพาตะวันออก จำนวน 30 องค์ นักโบราณคดีสันนิษฐานคือ หลังวัดเขาสมอแคลง อ.วังทอง จ.พิษณุโลก
2. วัดเสนาสน์ อ.วัดโบสถ์ จ.พิษณุโลก จำนวน 36 องค์
3. วัดมหาเจดีย์หรือวัดมหาสถาน จำนวน 30 องค์ นักโบราณคดีสันนิษฐานคือ วัดราชบูรณะปัจจุบัน ซึ่งทางวัดราชบูรณะได้ดำเนินการก่อสร้างมณฑป เพื่อบรรจุพระบรมสารีริกธาตุดังกล่าว
หอไตรเสากลม เป็นหอไตรคอนกรีตกว้าง 6 เมตร ยาว 6 เมตร สูง 11 เมตร มีเสาปูนกลมเรียง 4 แถว แถวละ 4 ต้น สูงต้นละ 4 เมตร มีบัวหัวเสากลับ 2 ชั้น ชั้นล่างเป็นหอระฆัง ชั้นบนเป็นหอไตรเก็บรักษาพระคัมภีร์ต่างๆ หอไตรทำด้วยไม้สับแบบฝาประกบมีประตูทางเข้า 1 ประตู ทางด้านทิศใต้มีระเบียงกว้าง 1 เมตร เดินได้โดยรอบ มีหน้าบัน 4 ทิศ เป็นปูนปั้น มีช่อฟ้าใบระกาหางหงส์ทุกมุมทั้ง 8 มุม ทิศเหนือและทิศใต้มีลายปูนปั้นรูปพระยาครุฑจับพระยานาค ยอดหอไตร มียอดเรียวแหลมคล้ายยอดของพระเจดีย์ที่มียอดเหลี่ยมย่อมุมไม้สิบสอง รอบหอระฆังมีกำแพงแก้วล้อมรอบยาว 10 เมตร มีซุ้มประตูกำแพงแก้วด้านทิศใต้ หอไตรนี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อใดไม่ปรากฏหลักฐาน แต่หากพิจารณาตามรูปแบบสถาปัตยกรรมแล้วน่าจะสันนิษฐานได้ว่า สร้างขึ้นในสมัยสุโขทัย
เรือพระที่นั่งรับเสด็จสมัย ร.5 ประวัติเรือพระที่นั่งรับเสด็จสมัย ร.5 ตามคำบอกเล่า ของอดีตเจ้าอาวาสวัดราชบูรณะ คนเก่าคนแก่ของวัดและชาวพิษณุโลก เรือลำนี้เป็นเรือพระที่นั่งรับเสด็จ สมัย ร.5ยาว 12 เมตร กว้าง 1.7 เมตร สมัยเสด็จขึ้นมานมัสการพระพุทธชินราช เมืองพิษณุโลก เสด็จไปที่ต่างๆ เพื่อนมัสการศาสนสถาน และเยี่ยมเยียนพสกนิกรของพระองค์ ได้ใช้เรือลำนี้เป็นเรือพระที่นั่งแทนเรือพระที่นั่งที่มาจากเมืองหลวง (บางกอก) ในสมัยที่เสด็จมาในคราวนั้น เมื่อปี พ.ศ. 2527 ทหารค่ายสฤษดิ์เสนา ได้มาพัฒนาวัดราชบูรณะ โดยใช้ทหาร 300 นาย พัฒนา 3 วัน 3 คืน พบเรือพระที่นั่งรับเสด็จลำนี้ จมดินเหลือแต่ท้ายเรือเท่านั้นที่พ้นดิน ได้ขุดเอาเรือพระที่นั่งรับเสด็จลำนี้ขึ้นมา ทำการบูรณะซ่อมแซม และได้จัดตั้งไว้กลางลานวัดหน้าพระวิหาร
ต่อมาเมื่อปี พ.ศ.2533 ฉลอง 400 ปี ของสมเด็จพระนเรศวรมหาราช ทางศึกษาธิการจังหวัดพิษณุโลกได้มาอัญเชิญเรือพระที่นั่งรับเสด็จสมัย ร.5 ลำนี้ไปทำการบูรณะซ่อมแซมอีกครั้ง และได้นำลงแม่น้ำน่านเป็นครั้งแรก ซึ่งไม่เคยนำลงน้ำมาเป็นเวลานับร้อยปี เพื่อฉลองครบรอบ 400 ปี ของสมเด็จพระนเรศวรมหาราชในนามเรือ “พระยาจีนจัตตุ” หลังจากนั้นได้อัญเชิญขึ้นมาไว้ที่วัดราชบูรณะจนถึงปัจจุบัน