วิหารหลวงพ่อพุทธโสธร สร้างขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2529 เกิดจากความร่วมแรงร่วมใจของวัดและประชาชน โดยมีพระครูสุทธิวรากร เจ้าอาวาสวัดสามร่มเป็นประธาน วัตถุประสงค์ที่สร้างวิหารหลังดังกล่าว เพื่อประดิษฐานหลวงพ่อพุทธโสธรจำลอง ที่ทางวัดได้สร้างไว้ก่อนแล้ว เมื่อปี พ.ศ. 2506 โดยขออนุญาตพระราชเขมากร อดีตเจ้าอาวาสวัดโสธรวรารามในสมัยนั้น สำหรับงบประมาณในการก่อสร้างวิหารมาจากการระดมทุนขอรับการบริจาคจากผู้มีจิตศรัทธา ประมาณ 500,000.- บาท

ภายในวิหารหลวงพ่อพุทธโสธร ประดิษฐานหลวงพ่อพุทธโสธรจำลอง พระพุทธรูปจำลองปางต่างๆ รอยพระพุทธบาท สำหรับการเปิดวิหาร จะเปิดให้ประชาชนเข้าไปกราบไหว้ สักการะขอพร ในวันธรรมสวนะ เทศกาลงานปีของวัด ตั้งแต่สร้างเสร็จจนถึงปัจจุบัน เป็นเวลา 27 ปี

วิหารหลวงพ่อพุทธโสธร สร้างเป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก มีลักษณะคล้ายอุโบสถ การสร้างใช้วิธีการย่อขนาดของโบสถ์ จึงมีลักษณะคล้ายโบสถ์จำลอง ตั้งอยู่บริเวณด้านหน้าของอุโบสถวัดสามร่ม