กรมศิลปากร เริ่มดำเนินการสำรวจและขึ้นทะเบียนโบราณสถานเมืองเก่าสุโขทัย ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2478 เป็นต้นมา ในปี พ.ศ. 2496 รัฐบาลได้ตั้งคณะกรรมการฟื้นฟูบูรณะเมืองสุโขทัยขึ้น โดยเริ่มมีการขุดแต่งที่วัดมหาธาตุเป็นแห่งแรก และตามด้วยโบราณสถานที่สำคัญอื่น ๆ ทั้งภายในกำแพงเมือง และภายนอกกำแพงเมือง ระยะต่อมาได้มีการตั้งคณะกรรมการปรับปรุงบูรณะโบราณสถานจังหวัดสุโขทัย และ พ.ศ. 2518 กรมศิลปากร กำหนดขอบเขตพื้นที่ของโบราณสถานเมืองสุโขทัยจำนวน 43,750 ไร่ หรือประมาณ 70 ตารางกิโลเมตร โดยประกาศในราชกิจจานุเบกษา จากนั้นมีการทำแผนแม่บทเพื่อพัฒนาเมืองโบราณสุโขทัยให้เป็นอุทยานประวัติศาสตร์ ได้ดำเนินการสำรวจ ขุดแต่ง บูรณะ และพัฒนาเมืองโบราณสุโขทัย ตามแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ฉบับที่ 4 และ 5 โดยใช้ชื่อโครงการว่า “โครงการอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย” มีเป้าหมายที่จะอนุรักษ์โบราณสถานของเมืองสุโขทัยไว้เป็นหลักฐานทางประวัติศาสตร์และอารยธรรม ตลอดจนพัฒนาให้เป็นประโยชน์ต่อเศรษฐกิจและสังคม จากการดำเนินงานดังกล่าวได้มีการสำรวจพบโบราณสถาน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นวัดโบราณ นอกจากนี้ยังมีแหล่งเตาเผาภาชนะดินเผา(เตาทุเรียง)กำแพงเมือง คูเมือง คันดินบังคับน้ำ รวมถึงทำนบโบราณ(สรีดภงส์) ด้วย รวมทั้งสิ้น 193 แห่ง พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯให้สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯสยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินแทนพระองค์มาทรงประกอบพิธีเปิดอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย เมื่อวันอาทิตย์ ที่ 20 พฤศจิกายน พ.ศ. 2531 ซึ่งรัฐบาลและประชาชนชาวไทยร่วมเฉลิมฉลองเนื่องในมหามงคลสมัยเฉลิมพระชนมพรรษา 5รอบ และ พระราชพิธีรัชมังคลาภิเษก ทั้งเพื่อธำรงรักษามรดกวัฒนธรรมแห่งบรรพชนไทยให้คงอยู่ยั่งยืน เป็นหลักฐานของอารยธรรมของประเทศไทยสืบไป และในปี พ.ศ. 2534 คณะกรรมการมรดกโลกแห่งอนุสัญญาว่าด้วยการคุ้มครองมรดกโลกทางวัฒนธรรมและทางธรรมชาติ ได้ประกาศในการประชุม ณ กรุงคาร์เธจ ประเทศตูนีเซีย ให้อุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย ศรีสัชนาลัย และกำแพงเพชร เป็นมรดกโลก