พระอุโบสถวัดโสธรวรารามวรวิหาร เป็นที่ประดิษฐานพระพุทธโสธร อันเป็นพระพุทธรูปสำคัญของจังหวัดฉะเชิงเทรา มาตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๓๑๓ พระพุทธโสธร เป็นพระพุทธรูปประทับนั่งแสดงปางสมาธิ ประดิษฐานอยู่ในพระอุโบสถทรงจัตุรมุขยอดปราสาท ที่สร้างขึ้นใหม่ตามพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ในปี พ.ศ. ๒๕๔๓ ยกยอดฉัตรทองคำเหนือมณฑปพระอุโบสถ เมื่อวันที่ ๕ กันยายน ๒๕๔๙

ขนาดของพระอุโบสถวัดโสธรวรารามวรวิหาร ทางด้านทิศตะวันตก มีความกว้างประมาณ ๒๐ เมตร ยาวประมาณ ๔๕ เมตร ความสูงจากพื้นถึงสุดอกไก่สันหลังคาประมาณ ๒๔ เมตร รวมพื้นที่ทั้งสิ้น ประมาณ ๙๐๐ ตารางเมตร

ส่วนข้าง คือ อาคารมุขเด็จ เชื่อมต่อกับด้านข้างของพระอุโบสถทางทิศใต้ เป็นอาคาร ๒ ชั้น มีความกว้างประมาณ ๒๐ เมตร ยาวประมาณ ๙ เมตร ความสูงจากพื้นถึงสุดอกไก่สันหลังคาประมาณ ๒๖ เมตร รวมพื้นที่ของอาคารมุขเด็จด้านข้างของพระอุโบสถทั้งสองด้านประมาณ ๓๕๐ ตารางเมตร

นอกจากนี้บนยอดมณฑปของพระอุโบสถหลังใหม่ เหนือเม็ดน้ำค้าง ครอบด้วยฉัตรทองคำ คือ ฉัตร ๕ ชั้น ความสูงของตัวฉัตรประมาณ ๔.๙๐ เมตร เส้นผ่าศูนย์กลางของฉัตรชั้นล่างประมาณ ๑.๕๐ เมตร ชั้นบนสุดประมาณ ๐.๓๐ เมตร โครงสร้างเป็นโลหะสเตนเลส ยอดฉัตรและระบายฉัตรทำด้วยแผ่นทองคำแท้ ฉลุเป็นลวดลายรวม น้ำหนักทองคำถึง ๗๗ กิโลกรัม พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เสด็จพระราชดำเนินประกอบพระราชพิธียกยอดฉัตรทองคำนี้เมื่อวันที่ ๕ กันยายน พ.ศ. ๒๕๓๙ เพื่อถวายแต่องค์หลวงพ่อพระพุทธโสธร

พระอุโบสถก่อสร้างขึ้นใหม่แทนพระอุโบสถหลังเดิมในเดือนกรกฏาคม พ.ศ. ๒๕๓๕ โดย นายประเวศ ลิมปรังษี เป็นสถาปนิกผู้ออกแบบ ลักษณะสถาปัตยกรรมแบบรัตนโกสินทร์ประยุกต์ อาคารทรงไทยมีขนาดความกว้าง ๔๔.๕๐เมตร และความยาว ๑๒๓.๕๐ เมตร ลักษณะเป็นอาคารหลังคาประกอบเครื่องยอด ชนิดยอดทรงมณฑปแบบไทยต่อเชื่อมด้วยวิหารทั้งด้านหน้าและหน้าหลัง ด้านข้างต่อเชื่อมด้วยอาคารรูปทรงอย่างเดียวกันกับพระวิหารเป็นอาคารมุขเด็จ ซึ่งเมื่อประกอบกันเข้าแล้ว จะเป็นอาคารมีหลังคาแบบจัตุรมุขอย่างอาคารทรงปราสาทแบบไทย กำแพงของพระอุโบสถหลังใหม่นี้ปูด้วยหินอ่อนจากเมืองคาร์ราร่า ประเทศอิตาลี

พื้นที่ใช้สอยหลักของพระอุโบสถแบ่งออกเป็น ๓ ส่วน คือ

ส่วนกลางคือ อาคารพระอุโบสถมีพื้นที่ใช้สอยได้ ๕ ชั้น รูปอาคารชั้นล่างสูง ๒ ชั้น เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความกว้างด้านละประมาณ ๒๙ เมตร รวมพื้นที่ชั้นล่างประมาณ ๑,๓๗๐ ตารางเมตร ตั้งแต่ชั้น ๓ ขึ้นไป เป็นอาคารทรงมณฑปรูปแปดเหลี่ยมปาดมุมความสูงจากพื้นชั้นล่างของพระอุโบสถถึงยอดของหลังคามณฑปประมาณ ๘๕ เมตร ความสูงของเพดานพระอุโบสถจากตรงหน้าฐานชุกชีพระประธานหลวงพ่อพุทธโสธรถึงฝ้าเพดาน

ทรงโดม ประมาณ ๒๙ เมตร

ส่วนหน้าคือ วิหารพระไตรปิกฎหรือวิหารพระธรรม เชื่อมต่อกับอาคารส่วนกลางของพระอุโบสถทางด้านทิศตะวันออก มีความกว้างประมาณ ๒๐ เมตร ยาวประมาณ ๔๕ เมตร ความสูงจากพื้นถึงสุดอกไก่สันหลังคาประมาณ ๒๔ เมตร รวมพื้นที่ทั้งสิ้นประมาณ ๑,๐๕๐ ตารางเมตร

ส่วนหลังคือ อาคารวิหารพระเดิม ก่อสร้างแทนวิหารหลังเดิมเชื่อมต่อกับอาคารส่วนกลาง

พระอุโบสถวัดโสธรวรารามวรวิหารหลังใหม่นี้ เป็นที่ประกอบพิธีกรรมทางศาสนา และเป็นที่ประชาชนทั่วประเทศเข้าไปกราบเคารพสักการะหลวงพ่อพุทธโสธร