โบราณสถานนี้ตั้งอยู่ติดกับคูน้ำด้านเหนือของวัดมหาธาตุ เป็นอาคารขนาดเล็กยกพื้นสูง มีผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ด้านบนมีเสากลมก่อขึ้นจากศิลาแลง มีหลังคาเป็นเครื่องไม้มุงด้วยกระเบื้องดินเผา

ไม่พบหลักฐานในศิลาจารึกที่กล่าวถึงหลักเมือง อีกทั้งไม่ปรากฏแนวคิดเกี่ยวกับหลักเมืองในสมัยสุโขทัยเลย แต่ชาวบ้านเรียกที่นี่ว่าศาลกลางเมืองมาตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๕๐ รัชกาลที่ ๖ ทรงโปรดให้พระวิเชียรปราการไปขุดตรวจพบว่า มีเสาศิลาแลงตั้งอยู่ทั้งสี่มุม ๆ ละ ๒ เสาซ้อน ที่ตรงกลางมีหลุมเข้าใจว่าเป็นหลุมที่ฝังนิมิตในหลุมนี้มีศิลาแผ่นแบน มีลายที่ลางเลือน บางทีอาจเป็นแผ่นดวงเมือง ข้อที่ทรงสันนิษฐานเช่นนี้จึงกลายเป็นความเชื่อว่าที่นี่เป็นศาลหลักเมืองจริง ๆ