ตามตำนานสิงหนติโยนกและตำนานพระธาตุดอยทุงเมืองเชียงแสนกล่าวว่า พระพุทธเจ้าได้เสด็จมายังดอยดินแดง ประทับบนหินก้อนหนึ่งมีรูปทรงเหมือนมะนาวผ่าซีก และทำนายว่าที่นี่จะเป็นที่ประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุส่วนพระรากขวัญเบื้องซ้าย (กระดูกไหปลาร้า) และบอกพระอานนท์ว่า หลังพระองค์ปรินิพพาน ให้พระมหากัสสปะนำพระบรมสารีริกธาตุมาประดิษฐานที่นี่
พ.ศ. 1 สมัยพญาอชุตราช กษัตริย์ผู้ครองเมืองโยนกนครไชยบุรีราชธานีศรีช้างแส่น องค์ที่ 3 พระมหากัสสปะได้อัญเชิญโกศแก้วปัทมราช บรรจุพระบรมสารีริกธาตุส่วนพระรากขวัญเบื้องซ้าย (กระดูกไหปลาร้า) มายังเมืองโยนกนครไชยบุรีราชธานีศรีช้างแส่น แล้วบอกเรื่องราวที่พระพุทธเจ้าได้ทำนาย พญาอชุตราชยินดี จึงให้สร้างโกศเงิน โกศทองคำเข้าซ้อนโกศแก้วปัทมราช บูชาด้วยข้าวตอกดอกไม้ แล้วแห่ออกจากเมืองไปยังยอดดอยดินแดง พระมหากัสสปะตั้งโกศประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุบนหินที่พระพุทธเจ้าเคยประทับ แล้วอธิษฐานให้พระบรมสารีริกธาตุจมลงในหินประมาณ 8 ศอก พญาอชุตราชขอซื้อที่จากปู่เจ้าลาวจกและย่าเจ้า 1,000 คำ ด้านละ 3,000 วา และถวายครัวมิลักขุ 500 ครัวดูแลพระธาตุ พระมหากัสสปะได้ให้ทำตุง (ทุง) เสายาว 8,000 วา ตุงยาว 7,000 วา กว้าง 500 วา ปักบูชาพระธาตุ จึงเรียกว่า ดอยทุง (ดอยตุง) แต่นั้นมา
กัมมะโลฤๅษีได้มาอยู่อุปัฏฐากพระธาตุบริเวณดอยมุงเมือง ต่อมาแม่กวางตัวหนึ่งมาดื่มน้ำปัสสาวะพระฤๅษี ตั้งท้องเกิดลูกเป็นกุมารีน้อย กัมมะโลฤๅษีเก็บมาเลี้ยง ตั้งชื่อว่านางปทุมมาวติ เมื่ออายุได้ 16 ปี พญาอชุตราชได้มาสู่ขอนางไปเป็นมเหสีด้วยทองคำ 400,000 คำ กัมมะโลฤๅษีให้นำทองคำนั้นไปหล่อเป็นรูปกวางสมมุติเป็นแม่ให้นางปทุมมาวติกราบไหว้ทุกวัน
พ.ศ. 100 สมัยพระองค์มังรายนราช กษัตริย์ผู้ครองเมืองโยนกนครไชยบุรีราชธานีศรีช้างแส่นองค์ที่ 4 ตำนานสิงหนติโยนกว่า พระมหาวชิรโพธิเถระได้นำพระบรมสารีริกธาตุมาถวาย 150 องค์ ส่วนตำนานพระธาตุดอยทุงเมืองเชียงแสนว่า สุรเทโวฤๅษีได้นำพระบรมสารีริกธาตุมาถวาย 50 องค์ พระองค์มังรายนราชยินดี ให้ทำโกศเงิน โกศทองคำ โกศแก้วเข้าซ้อนกัน แล้วแห่ออกจากเมืองไปยังยอดดอยทุง (ดอยตุง) ตั้งโกศประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุบนหินที่ประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุสมัยพญาอชุตราช แล้วอธิษฐานให้พระบรมสารีริกธาตุจมลงในหินประมาณ 7 ศอก พระองค์มังรายนราชให้ก่อเจดีย์ครอบหินสูง 7 ศอก บุเงินจังโก ทองจังโก ประดับแก้ว 7 ประการ ฉลองพระธาตุ 3 เดือน แล้วซื้อครัวมิลักขุ 500 ครัวที่พญาอชุตราชเคยถวายมาถวายพระธาตุอีกครั้ง ปู่เจ้าลาวจกและย่าเจ้าได้อุปัฏฐากพระธาตุ ด้วยอานิสงค์จึงไปจุติเป็นเทวบุตรและเทวธิดาบนสวรรค์
พ.ศ. 219…
รูปแบบสมัยล้านนาและการบูรณะของครูบาศรีวิชัย
ส่วนฐาน ฐานเขียงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ายกพื้นสูง ถัดจากฐานเขียงเป็นส่วนฐานบัวคว่ำบัวหงาย ประดับลูกแก้วอกไก่เพียงเส้นเดียวที่ท้องไม้ (ครูบาศรีวิชัยปรับเป็นลูกแก้วธรรมดา) อยู่ในผัง 8 เหลี่ยม
ส่วนกลาง ส่วนรองรับองค์ระฆังทำเป็นฐานเขียงซ้อนกัน 2 ฐานในผัง 8 เหลี่ยม รองรับบัวปากระฆังและองค์ระฆัง 8 เหลี่ยม (ครูบาศรีวิชัยบูรณะส่วนองค์ระฆังให้สูงขึ้นกว่าเดิม)
ส่วนยอด บัลลังก์แบบชุดฐานบัวรูป 8 เหลี่ยม เหนือบัลลังก์ปั้นรูปกลีบบัวหวายรายรอบรับบัวฝาละมีรูปบัวคว่ำในแผนผังทรงกลม รองรับปล้องไฉน ปลียอด
รูปแบบดังกล่าวเป็นเจดีย์ทรงระฆังแปดเหลี่ยม ศิลปกรรมล้านนาตอนปลายราวพุทธศตวรรษที่ 21 พิเศษ เจียจันทร์พงษ์ได้เสนอว่าพระธาตุดอยตุงเปรียบเทียบรูปแบบได้กับพระธาตุดอยสุเทพที่สร้างขึ้นในสมัยพระเมืองเกษเกล้า โดยมีการทำส่วนรองรับองค์ระฆังเป็นเหลี่ยม พระธาตุดอยสุเทพเป็น 12 เหลี่ยม ส่วนพระธาตุดอยตุงเป็น 8 เหลี่ยม ซึ่งเชื่อว่าการทำส่วนรองรับองค์ระฆังเป็นเหลี่ยมนี้ไม่เก่าไปกว่าพระธาตุดอยสุเทพ จึงเชื่อว่าพระธาตุดอยตุงน่าจะสร้างในราวปี พ.ศ. 2129 เพราะมีการพรรณาถึงการทำนุบำรุงพระธาตุดอยตุงถึง พ.ศ. 2129 โดยนรธามังช่อ
รูปแบบของอาจารย์ประกิต (จิตร) บัวบุศย์
ส่วนฐาน ฐานเขียงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ายกสูง รับชั้นฐานเขียงรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสขององค์เจดีย์แต่ละองค์ที่แยกออกจากฐานชั้นล่าง รองรับชุดฐานปัทม์ที่มีลวดบัวลูกแก้วแทรกระหว่างหน้ากระดานท้องไม้ 1 ชุด
ส่วนกลาง องค์พระธาตุทำเป็นทรงเรือนธาตุยกสูงย่อมุม (12 มุม) แต่ละด้านของเรือนฐานทั้ง 4 ด้านทำเป็นซุ้มจระนำยื่นออกมาด้านละ 1 ซุ้ม ภายในประดิษฐานพระพุทธรูปประทับยืนด้านละ 1 องค์
ส่วนยอด เหนือเรือนธาตุขึ้นไปเป็นชุดฐานปัทม์หรือฐานบัวรูป 8 เหลี่ยม รองรับบัวปากระฆังและองค์ระฆังทรงกลม โดยที่องค์ระฆังทำเป็นบัวลูกแก้วรัดอกคั่นกลางองค์ระฆัง ส่วนบนขององค์ระฆังไม่ตั้งบัลลังก์ แต่ทำเป็นปล้องไฉนแบบลูกแก้วกลมขนาดใหญ่ซ้อนลดหลั่นกันขึ้นไป 3 ชั้น รับปลียอดทรงน้ำเต้า 2 ชั้นและเม็ดน้ำค้างรูปดอกบัวตูม
บริเวณฐานไพทีและฐานเขียงรองรับองค์พระธาตุทั้ง 2 ประดับผิวด้วยกระเบื้องดินเผาผิวเรียบมันปูทะแยง องค์พระธาตุตั้งแต่ชุดฐานปัทม์ถึงเม็ดน้ำค้างประดับด้วยโมเสคสีทองตลอดทั้งองค์ โดยรอบฐานไพทีทำเป็นช่องทางขนาดเล็กเป็นทางประทักษิณภายใน แนวกำแพงแก้วเตี้ย เปิดช่องทางเข้าออกทางด้านท้ายอุโบสถ ตั้งฉัตรที่มุมกำแพงแก้วทั้ง 4 มุม
ตุง นับเป็นสัญลักษณ์อีกอย่างหนึ่งของชาวล้านนา หมายถึง ความเจริญรุ่งเรือง การมีชัยชนะ ในวัดจะมี รอยปักตุง เป็นรอยแยกบนพื้น ยาวประมาณ 1 ฟุต อยู่ด้านหน้าพระธาตุ เชื่อกันว่า เป็นรอยแยกที่ใช้ปักฐานตุงบูชาพระธาตุ สร้างมาประมาณ 1,000 ปีแล้ว พระบรมธาตุดอยตุงเป็นที่เคารพสักการะของชาวล้านนา ทุกปีจะมีงานนมัสการพระบรมธาตุในวันเพ็ญเดือน 3
แผนที่และภาพถ่ายทางอากาศของ วัดพระธาตุดอยตุง
ภาพถ่ายดาวเทียมจากวิกิแมเปีย หรือกูเกิลแมปส์
แผนที่จากลองดูแมป หรือเฮียวีโก
ภาพถ่ายทางอากาศจากเทอร์ราเซิร์ฟเวอร์