สันนิษฐานว่าพ่อขุนรามคำแหงมหาราชแห่งสุโขทัยโปรดให้หล่อขึ้นเมื่อสร้างเสร็จโปรดให้สร้างพระวิหารหลวงวัดมหาธาตุขึ้นกลางกรุงสุโขทัย เพื่อประดิษฐานพระพุทธรูปทอง ดังหลักศิลาจารึกปรากฏความว่า 'กลางเมืองสุโขทัยนี้มีพิหาร มีพระพุทธรูปทอง มีพระอัฏฐารสมีพระพุทธรูป มีพระพุทธรูปอันใหญ่ มีพระพุทธรูปอันงาม'

ตามประวัติศาสตร์มีข้อสันนิษฐานหลายประการในการเคลื่อนย้ายจากสุโขทัย และถูกพอกปูนทั่วทั้งองค์ แต่ด้วยเหตุอันใดนั้นไม่ปรากฏหลักฐานแน่ชัด

จนกระทั่งปี พ.ศ. 2478 วัดพระยาไกร หรือวัดโชตินาราม กรุงเทพมหานคร ตกสภาพเป็นวัดร้าง ที่ประชุมคณะสงฆ์จึงมอบหมายให้วัดสามจีน ซึ่งต่อมาคือวัดไตรมิตรวิทยาราม ไปอัญเชิญพระพุทธรูปปูนปั้นสมัยสุโขทัย หนึ่งในมรดกสำคัญของวัดพระยาไกรมาประดิษฐานที่วัด

ต่อมาวัดสามจีนทำการบูรณปฏิสังขรณ์ เมื่อจะอัญเชิญพระสุโขทัยไตรมิตรขึ้นพระวิหาร แต่พยายามยกหลายหนก็ไม่สำเร็จ จนกระทั่ง25 พฤษภาคม พ.ศ. 2498 ฝนตกตอนใกล้รุ่ง ปูนตรงพระอุระแตกกะเทาะจนเห็นทองคำด้านใน เมื่อลอกออกหมดจึงเห็นเนื้อทองคำตลอดทั้งองค์ และพบกุญแจกลสำหรับถอดองค์พระออกได้เป็น9 ส่วน เพื่อความสะดวกในการเคลื่อนขึ้นวิหาร จึงได้ถอดออก 4 ส่วน คือ พระศอ พระหัตถ์ทั้ง 2 ข้างพระนาภี สำหรับอีก 5 ส่วนนั้นคงรักษาไว้ให้คนทั้งหลายได้ชมฝีมือช่างสมัยโบราณ กุญแจกลเหล่านี้ผู้หล่อดั้งเดิมได้ใส่ทองคำสำรองมาให้ครบถ้วน รวมทั้งมุกที่ใส่พระเนตรด้วย

ต่อมา พ.ศ. 2535 ในหลวงรัชกาลที่ 9 พระราชทานนามว่า “พระพุทธมหาสุวรรณปฏิมากร” เมื่อปีพ.ศ. 2552 วัดได้สร้างพระมหามณฑปเพื่อเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา และอัญเชิญ “พระพุทธรูปทองคำ”ขึ้นไปประดิษฐานบนพระมหามณฑปจนถึงทุกวันนี้