ตามประวัติพงศาวดารกล่าวว่าเป็นวัดแรกของเมืองปาย (อำเภอปาย) โดยสร้างขึ้นเมื่อ พ.ศ. 1855 โดยพะก่าหม่องซอได้นำทัพพม่ามาตั้งที่บ้านดอนแห่งนี้ และได้สร้างวัดขึ้นในชื่อว่า วัดดอนจองใหม่ (หรือวัดใหญ่) โดยการสร้างครั้งแรกนั้นได้สร้างกุฎิ (หรือจองแบบไทใหญ่) ให้เป็นที่บำเพ็ญกุศลของเหล่าทัพและประชาชนในสมัยนั้น โดยได้นิมนต์พระพม่า ไทใหญ่ จากแสนหวี หนองฮี เมื่องปั่น ลางเคอ เมืองนาย มาจำพรรษาอบรมชาวบ้านและกองทัพในสมัยนั้น
ต่อมา พ.ศ. 2020 พระเจ้าติโลกราชมีพระราชบัญชาให้เจ้ามหาศรีไจยาหรือเจ้าศรีไจย์ ซึ่งเป็นราชบุตรของพระเจ้าเสนะภู นำช้างพลายเผือก 2 เชือก ชื่อช้างพลายเผือกเฒ่ามงคล และช้างพลายแก้วมงคล พร้อมเหล่าเสนาทหารยกทัพมา เพื่อมาตีเมืองแห่งนี้จากพะก่ากั่นนะและพะก่าส่างกงและได้รับชัยชนะจากการรบในครั้งนั้น และได้สั่งให้เผาวัดวาจนมอดไหม้ไปสิ้น
พระเจ้าติโลกราช ได้สถาปนาพระนามใหม่ให้เจ้าศรีใจยาว่า เจ้าชัยสงคราม ให้ดูแลปกครองเมืองปายสืบต่อไป และได้สร้างวัดโดยการสร้างขึ้นใหม่ เมื่อ พ.ศ. 2021 โดยได้ก่อสร้างวิหาร กำแพง กุฏิ และเสนาสนะอื่น ๆ และขุดสร้างกำแพงเมือง ประตูเมือง และอัญเชิญอาราธนาพระพุทธสิหิงค์ (พระสิงห์ปาย) จากเมืองนพบุรีศรีนครพิงค์เชียงใหม่มาประดิษฐาน รวมทั้งได้อาราธนาพระวชิรปัญญามหาเถร วัดมหาโพธาราม (เจ็ดยอด) จังหวัดเชียงใหม่ และพระภิกษุมหาเถระจากเมืองพะเยา จังหวัดเชียงราย อีก 5 รูป จำพรรษาอบรมศีลธรรมให้กับชาวบ้าน โดยได้ตั้งชื่อวัดใหม่ว่า วัดศรีดอนไชย (ต่อมาเขียนเป็น "วัดศรีดอนชัย" ตามสมัยใหม่)
ในปี พ.ศ. 2124 สมเด็จพระนเรศวรมหาราช เสด็จมาฝึกคุมทหารที่เมืองปาย และเสด็จมานมัสการพระพุทธสิหิงค์ (พระสิงห์ปาย) ประทับแรมที่ปราสาทหอคำเจ้าฟ้าคุ้มเจ้าหลวงเมืองปายแห่งนี้ด้วย เมื่อ พ.ศ. 2158 เจ้าแม่สุนันทาได้เข้ามาปกครองเมือปาย และได้บูรณะซ่อมแซมวัดศรีดอนชัยและปราสาทหอคำที่เจ้าฟ้าที่ถูกพม่าเผาบาง ยังได้อาราธนาพระภิกษุจากเวียงเชียงใหม่จำพรรษา
จากข้อมูลของกรมการศาสนาระบุว่าตั้งวัดเมื่อ พ.ศ. 2392 ได้รับพระราชทานวิสุงคามสีมาเมื่อวันที่ 2 กันยายน พ.ศ. 2480