ถัดจากศาลาเปลื้องเครื่องเป็นวิหารหลวง ซึ่งสร้างในสมัยสมเด็จพระนารายณ์ เป็นวิหารขนาดใหญ่มาก ประตูทำเป็นเหลี่ยมแบบไทย หน้าต่างเจาะช่องแบบโกธิคของฝรั่งเศส

ทางทิศใต้ของวิหารหลวงเป็นพระอุโบสถขนาดย่อม ประตูหน้าต่างเป็นแบบฝรั่งเศสทั้งหมด ห่างไปทางทิศตะวันตกของวิหารหลวงเป็นพระปรางค์องค์ใหญ่ที่สูงที่สุดในลพบุรี

พระปรางค์เป็นพระปรางค์องค์เดียวโดดๆ ไม่ใช่เรียงกันสามองค์เช่น พระปรางค์สามยอดแต่เชื่อว่าสร้างในรุ่นเดียวกัน คือ ระหว่าง พ.ศ.๑๕๐๐ - ๑๘๐๐ สร้างเป็นพุทธเจดีย์ บรรจุพระบรมสารีริกธาตุ องค์ปรางค์ก่อด้วยศิลาแลงโบกปูน มีเครื่องประดับลวดลายเป็นพระพุทธรูปและพุทธประวัติ ที่ลายปูนปั้นหน้าบันพระปรางค์แสดงถึงอิทธิพลของพุทธศาสนา นิกายมหายาน และซุ้มโคปุระของปรางค์องค์ใหญ่เป็นศิลปะละโว้ มีลายปูนปั้นที่ถือว่างามมาก




แต่น่าเสียดายในการบูรณะทำให้เสียหายไปไม่ใช่น้อยแต่ยังพอหลงเหลือให้ชมความงามคือทางซ้ายหรือทางใต้ของพระปรางค์ เงยหน้ามองสูงสักหน่อย ที่หน้าบันจะเห็นภาพพระอมิตาประทับบนดอกบัวมีก้านในสวรรค์สุขาวดี ตามคติพุทธมหายาน ลายปูนปั้นที่หน้ากระดานแถวบนสุด เป็นลายกระหนกที่รับอิทธิพลขอมศิลปะสมัยละโว้ ลายปูนปั้น มกรคายนาคหน้าบันซุ้มโคปุระ หรือซุ้มหน้าของปรางค์ประธาน เป็นศิลปะละโว้ กับอโยธยา

เดิมคงจะสร้างในสมัยขอมเรืองอำนาจ แต่ได้รับการซ่อมแซมในสมัยสมเด็จพระราเมศวร สมเด็จพระมหาจักรพรรดิ และ สมเด็จพระนารายณ์ ลวดลายจึงปะปนกันหลายสมัย ปรางค์องค์นี้เดิมบรรจุพระพุทธรูปไว้เป็นจำนวนมาก ที่ขึ้นชื่อคือ พระเครื่องสมัยลพบุรี เช่น พระหูยาน พระร่วง ซึ่งมีการขุดพบเป็นจำนวนมาก

อีกสิ่งหนึ่งที่สมควรจะกล่าวถึงคือปรางค์รายทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือที่มุมกลีบมะเฟืองทุกมุมปั้นเป็นรูป เทพพนมหันออกรอบทิศ พระพักตร์เป็นสี่เหลี่ยม พระขนงต่อกัน ลักษณะเป็นศิลปะแบบอู่ทอง ชฎาเป็นทรงสามเหลี่ยมมีรัศมีออกไปโดยรอบ เป็นศิลปะที่มีความงามแปลกตาหาดูได้ยากในเมืองไทย