Nel 1350 U-Thong, conosciuto anche come re Ramathibodi I, ordinò la costruzione di un palazzo reale nella stessa area su cui attualmente si trova il tempio. Il palazzo venne completato nel 1351 e re Ramathibodi stabilì Ayutthaya come capitale del suo regno. Il palazzo reale conteneva tre edifici sacri in legno chiamati "Phaithun Maha Prasat", "Phaichayon Maha Prasat", e "Aisawan Maha Prasat". Appena dopo la costruzione del palazzo assunse il titolo di re Ramathibodi I. Nel 1448 re Borommatrailokanat costruì un nuovo palazzo posto a nord del sito e convertì il territorio occupato dal palazzo precedente in terreno sacro. Re Ramathibodi II, figlio di Borommatrailokanat, fece aggiungere nel 1492 due chedi dove tumulò le ceneri del padre e del fratello nonché predecessore re Borommaracha III. Il complesso fu costruito prendendo come modello il Wat Mahathat di Sukhothai, la cappella reale del Regno di Sukhothai.[1][2][3]

Nel 1499 venne costruita sul terreno del palazzo reale una sala di preghiera chiamata “Vihan Luang” (Cappella reale). Ramathibodi II diede inoltre l'ordine di realizzare una gigantesca statua dorata di Buddha alta 16 m con il piedistallo largo 8 m e di posizionarla a Wat Si Sanphet, La statua era modellata su una struttura interna in bronzo del peso di 64 tonnellate, mentre la superficie era decorata con circa 343 kg di foglie d'oro. Il completamento della statua richiese più di 3 anni, fu chiamata “Phra Si Sanphetdayan” e divenne il principale oggetto di venerazione all'interno della cappella reale.[4][1]

Il terzo chedi fu fatto costruire da re Borommaracha IV (1529-1533) per ospitare le ceneri di Ramathibodi II. Durante il regno di Ekathotsarot (1605-1610), il sovrano fece portare nel Wat Phra Sri Sanphet cinque nuove statue di Buddha di grande valore. Il tempio venne rinnovato con l'ascesa al trono di re Prasat Thong (1629-1636) e i lavori ebbero fine nel 1631. Il vihan con pianta a croce greca che si trova nella parte occidentale del complesso fu fatto aggiungere da re Narai (1656-1688) e risale probabilmente allo stesso periodo il mondop adiacente.[1][2]

Una nuova ristrutturazione fu intrapresa nel 1742 durante il regno di Borommakot (1733-1758), i lavori durarono più di un anno, il mondop fu sostituito con un vihan e una statua di Buddha decapitata fu riparata. Il tempio raggiunse così il suo massimo splendore, in quel periodo presentava tre chedi dorati, tre mondop dorati e due grandi vihan. Nel 1767 vi fu l'invasione birmana che pose fine al regno di Ayutthaya, la capitale fu distrutta dagli invasori, Wat Phra Si Sanphet fu raso al suolo e rimasero solo alcune parti dei tre chedi e dei basamenti dei mondop. Furono trafugate le immagini sacre e fuso l'oro delle statue più grandi.[1][2][3]

In seguito Wat Phra Si Sanphet sarebbe stato preso a modello per la costruzione del Wat Phra Kaew, la cappella reale dei sovrani della dinastia Chakri a Bangkok. I resti della grande statua del Phra Sri Sanphetdayan furono fatti portare da re Rama I in un chedi del Wat Pho di Bangkok che fu chiamato Chedi Sri Sanphetdayan. Durante il regno di Rama V, furono rinvenuti diversi manufatti sacri nel sottosuolo del chedi. Il dittatore Plaek Phibunsongkhram ordinò un radicale rinnovo delle rovine del Wat Phra Si Sanphet che venne eseguito nel 1956-1957. Nuovi lavori furono intrapresi negli anni 1970.[3][5]