เมื่อวันที่ 25 มกราคม พุทธศักราช 2507 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าฯพระบรมราชินีนาถ เสด็จพระราชดำเนิน ทรงประกอบพิธีเปิดพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ ณ จังหวัดสุโขทัย ในโอกาสนี้ได้ทรงประกอบพิธีบวงสรวงสังเวย สมเด็จพระนเรศวรมหาราช ณ วัดศรีชุมด้วย ในครั้งนั้นปรากฏว่าประชาชนได้เรียกร้องให้ทางราชการดำเนินการสร้างพระบรมราชานุสาวรีย์พ่อขุนรามคำแหงมหาราช โดยให้เหตุผลว่า พระบรมราชานุสาวรีย์ของมหาราชพระองค์อื่นได้สร้างครบถ้วนทุกพระองค์แล้ว ยกเว้นแต่พระบรมราชานุสาวรีย์พ่อขุนรามคำแหงมหาราช ดังนั้นจังหวัดสุโขทัยจึงได้ริเริ่มดำเนินการนำเสนอความเห็นมายังกระทรวงมหาดไทย ซึ่งคณะรัฐมนตรีได้พิจารณาลงมติรับหลักการ เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม พุทธศักราช 2507และได้ตั้งคณะกรรมการดำเนินการก่อสร้างพระบรมราชานุสาวรีย์ขึ้นโดยกรมศิลปากรรับผิดชอบการออกแบบและการหล่อพระบรมรูปพ่อขุนรามคำแหงมหาราช นับตั้งแต่ปีพุทธศักราช 2507 สืบเนื่องต่อมาหลายปีผ่านสมัยของรัฐบาลหลายชุด คณะกรรมการดำเนินการก่อสร้างพระบรมราชานุสาวรีย์ได้ดำเนินการมาเป็นระยะ คือ พิจารณาคัดเลือกสถานที่โดยอาศัยหลักเกณฑ์และแนวทางจากหลักฐานทางประวัติศาสตร์เป็นสำคัญ และเห็นว่าบริเวณพื้นที่ริมทางหลวงภายในกำแพงเมืองเก่า ตำบลบ้านเก่า อำเภอเมือง จังหวัดสุโขทัย เป็นพื้นที่ที่เหมาะสม กว้างประมาณ 26 ไร่ อาณาเขตขณะที่กำหนดเมื่อพ.ศ. 2508 ทิศเหนือติดต่อกับวัด ตะกวนซึ่งเป็นวัดร้าง ทิศตะวันตกติดต่อกับตระพังตะกวน ต่อมาในปีพ.ศ. 2520 กรมศิลปากรได้ดำเนินการโครงอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย ได้ปรับปรุงพื้นที่ให้มีความกลมกลืนกับสภาพของโครงการ บริเวณที่ประดิษฐานพระบรมราชานุสาวรีย์พ่อขุนรามคำแหงมหาราชจึงเป็นภูมิทัศน์ที่งดงามยิ่ง พิธีวางศิลาฤกษ์แท่นฐาน พระบรมราชานุสาวรีย์พ่อขุนรามคำแหงมหาราช คือวันที่ 26 พฤศจิกายน พ.ศ. 2512 และเมื่องานออกแบบพระบรมรูปและปั้นหุ่นดินเสร็จพร้อมที่จะหล่อได้แล้ว คณะกรรมการดำเนินการก่อสร้างฯ ได้กราบบังคมทูลพระกรุณาพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวและสมเด็จพระนางเจ้า ฯ พระบรมราชินีนาถ เสด็จพระราชดำเนินทรงประกอบพิธีเททองหล่อพระบรมรูป ณ มณฑลพิธี กองหัตถศิลป กรมศิลปากร เมื่อวันที่ 7 ธันวาคม พ.ศ. 2513 เมื่อกรมศิลปากรปั้นหล่อพระบรมรูปพ่อขุนรามคำแหงมหาราชและภาพจำหลักนูนแสดงเหตุการณ์ในรัชสมัยเรียบร้อยแล้ว จังหวัดสุโขทัยมีความประสงค์จะอัญเชิญพระบรมรูปไปประดิษฐาน ณ ปะรำพิธีบริเวณเนินปราสาท อำเภอเมืองเก่า จังหวัดสุโขทัยเพื่อให้ประชาชนได้สักการะบูชาในระหว่างที่ยังมิได้ประกอบพิธีเปิด ซึ่งขณะนั้นเป็นระยะที่กำลังดำเนินการก่อสร้างแท่นฐานและจัดผังบริเวณ โดยได้ก่อสร้างปะรำเพื่อประดิษฐานพระบรมรูปชั่วคราว จังหวัดสุโขทัยได้ประกอบพิธีอัญเชิญพระบรมรูปจากกองหัตถศิลป กรมศิลปากร เมื่อวันที่ 13 เมษายน พ.ศ. 2518