ตั้งอยู่บริเวณส่วนที่เรียกว่าหน้าอกของดอยนางนอน เป็นถิ่นที่อยู่ของชาวเขา ซึ่งดอยตุงมีระยะทางห่างจากอำเภอเมืองเชียงรายประมาณ 46 กม. และมีพระธาตุดอยตุงประดิษฐานอยู่บนยอดดอย สามารถมองเห็นได้ในระยะไกลเนื่องจากพระธาตุดอยตุง ตั้งอยู่สูงกว่าระดับน้ำทะเลประมาณสองพันเมตร ตามตำนานเล่าว่า พระธาตุดอยตุงสร้างขึ้นในสมัยพระเจ้าอชุตราช กษัตริย์ผู้ครองเมืองโยนกนาคพันธุ์(ปัจจุบันคืออำเภอแม่จัน) พระมหากัสสปะได้อัญเชิญพระบรมสารีริกธาตุlส่วนพระรากขวัญเบื้องซ้าย(กระดูกไหปลาร้า) แล้วมอบให้แก่ พระเจ้าอชุตราช ได้สร้างเจดีย์บรรจุพระบรมสารีริกธาตุนั้นไว้บนดอยแห่งนี้ ดังที่พระพุทธเจ้าทรงพยากรณ์ไว้ แล้วจึงได้ให้ทำตุง (ธง) มีความยาว 1,000 วาปักบนยอดเขาหากตุงปลิวไปถึงที่ใดก็กำหนดให้เป็นฐานของพระเจดีย์ ทั้งนี้พระองค์ได้พระราชทานทองคำให้พวกลาวจกเป็นค่าที่ดิน และให้พวกมิลักขุ 500 ครอบครัวดูแลรักษาพระธาตุ ต่อมาในสมัยพญามังรายแห่งราชวงศ์มังราย พระมหาวชิรโพธิเถระได้นำพระบรมสารีริกธาตุมาถวาย 50 องค์ พญามังรายจึงให้สร้างพระเจดีย์อีกองค์ใกล้กับเจดีย์องค์เดิม นับจากนั้นเป็นต้นมาพระธาตุดอยตุงจึงได้มีเจดีย์สององค์มาจนถึงทุกวันนี้ พระธาตุดอยตุงแต่เดิมมีองค์เดียว รูปแบบการก่อสร้างก่อเป็นศิลปะเชียงแสนย่อมุมไม้สิบสองคล้ายกับพระธาตุดอยสุเทพ เมืองเชียงรายสมัยก่อนเป็นเมืองร้างอยู่หลายครา พระธาตุดอยตุงจึงขาดการบูรณปฏิสังขรณ์ ตัวพระธาตุทรุดโทรมและพังทลายลง นับตั้งแต่พญามังรายได้สร้างเจดีย์อีกองค์ใกล้กัน อีกองค์หนึ่งจึงทำให้พระธาตุดอยตุงมีสององค์ ปัจจุบันพระธาตุเป็นสีทองขนาดเล็กสององค์ สูงประมาณ 5 เมตร บนฐานสี่เหลี่ยมย่อมุม มีซุ้มจระนำสี่ทิศ องค์ระฆังและปลียอดมีขนาดเล็ก พระธาตุดอยตุง อยู่บนดอยสูงแวดล้อมด้วยป่ารกครึ้ม เรียกว่า สวนเทพารักษ์ เชื่อกันว่า เป็นที่สถิตของเทพารักษ์และสิ่งศักดิ์สิทธิ์ ต่อมาเมื่อปี พ.ศ. 2470 องค์พระธาตุทรุดโทรมมาก ครูบาเจ้าศรีวิชัย กับประชาชนชาวเมืองเชียงรายได้บูรณะขึ้นใหม่ โดยสร้างเป็นเจดีย์องค์ระฆังขนาดเล็กสององค์บนฐานแปดเหลี่ยม ตามศิลปะแบบล้านนา การบูรณะครั้งหลังสุด มีขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2516 โดยกระทรวงมหาดไทย ได้สร้างพระธาตุองค์ใหม่ขึ้นครอบพระเจดีย์เดิมไว้