พระอุโบสถวัดโสธรวรารามวรวิหาร เป็นที่ประดิษฐานพระพุทธโสธร อันเป็นพระพุทธรูปสำคัญของจังหวัดฉะเชิงเทรา มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2313 พระพุทธโสธร เป็นพระพุทธรูปประทับนั่งแสดงปางสมาธิ ประดิษฐานอยู่ในพระอุโบสถทรงจัตุรมุขยอดปราสาท ที่สร้างขึ้นใหม่ตามพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ในปี พ.ศ. 2543 ยกยอดฉัตรทองคำเหนือมณฑปพระอุโบสถ เมื่อวันที่ 5 กันยายน 2549 ขนาดของพระอุโบสถวัดโสธรวรารามวรวิหาร ทางด้านทิศตะวันตก มีความกว้างประมาณ 20 เมตร ยาวประมาณ 45 เมตร ความสูงจากพื้นถึงสุดอกไก่สันหลังคาประมาณ 24 เมตร รวมพื้นที่ทั้งสิ้น ประมาณ 900 ตารางเมตร ส่วนข้าง คือ อาคารมุขเด็จ เชื่อมต่อกับด้านข้างของพระอุโบสถทางทิศใต้ เป็นอาคาร 2 ชั้น มีความกว้างประมาณ 20 เมตร ยาวประมาณ 9 เมตร ความสูงจากพื้นถึงสุดอกไก่สันหลังคาประมาณ 26 เมตร รวมพื้นที่ของอาคารมุขเด็จด้านข้างของพระอุโบสถทั้งสองด้านประมาณ 350 ตารางเมตร นอกจากนี้บนยอดมณฑปของพระอุโบสถหลังใหม่ เหนือเม็ดน้ำค้าง ครอบด้วยฉัตรทองคำ คือ ฉัตร 5 ชั้น ความสูงของตัวฉัตรประมาณ 4.90 เมตร เส้นผ่าศูนย์กลางของฉัตรชั้นล่างประมาณ 1.50 เมตร ชั้นบนสุดประมาณ 0.30 เมตร โครงสร้างเป็นโลหะสเตนเลส ยอดฉัตรและระบายฉัตรทำด้วยแผ่นทองคำแท้ ฉลุเป็นลวดลายรวม น้ำหนักทองคำถึง ๗๗ กิโลกรัม
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เสด็จพระราชดำเนินประกอบพระราชพิธียกยอดฉัตรทองคำนี้เมื่อวันที่ 5 กันยายน พ.ศ. 2539 เพื่อถวายแต่องค์หลวงพ่อพระพุทธโสธร พระอุโบสถก่อสร้างขึ้นใหม่แทนพระอุโบสถหลังเดิมในเดือนกรกฏาคม พ.ศ. 2535 โดย นายประเวศ ลิมปรังษี เป็นสถาปนิกผู้ออกแบบ ลักษณะสถาปัตยกรรมแบบรัตนโกสินทร์ประยุกต์ อาคารทรงไทยมีขนาดความกว้าง 44.50 เมตร และความยาว 123.50 เมตร ลักษณะเป็นอาคารหลังคาประกอบเครื่องยอด ชนิดยอดทรงมณฑปแบบไทยต่อเชื่อมด้วยวิหารทั้งด้านหน้าและหน้าหลัง ด้านข้างต่อเชื่อมด้วยอาคารรูปทรงอย่างเดียวกันกับพระวิหารเป็นอาคารมุขเด็จ ซึ่งเมื่อประกอบกันเข้าแล้ว จะเป็นอาคารมีหลังคาแบบจัตุรมุขอย่างอาคารทรงปราสาทแบบไทย กำแพงของพระอุโบสถหลังใหม่นี้ปูด้วยหินอ่อนจากเมืองคาร์ราร่า ประเทศอิตาลี พื้นที่ใช้สอยหลักของพระอุโบสถแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ ส่วนกลางคือ อาคารพระอุโบสถมีพื้นที่ใช้สอยได้ 5 ชั้น รูปอาคารชั้นล่างสูง 2 ชั้น เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความกว้างด้านละประมาณ 29 เมตร รวมพื้นที่ชั้นล่างประมาณ 1,370 ตารางเมตร ตั้งแต่ชั้น ๓ ขึ้นไป เป็นอาคารทรงมณฑปรูปแปดเหลี่ยมปาดมุมความสูงจากพื้นชั้นล่างของพระอุโบสถถึงยอดของหลังคามณฑปประมาณ 85 เมตร ความสูงของเพดานพระอุโบสถจากตรงหน้าฐานชุกชีพระประธานหลวงพ่อพุทธโสธรถึงฝ้าเพดาน ทรงโดม ประมาณ 29 เมตร ส่วนหน้าคือ วิหารพระไตรปิกฎหรือวิหารพระธรรม เชื่อมต่อกับอาคารส่วนกลางของพระอุโบสถทางด้านทิศตะวันออก มีความกว้างประมาณ 20 เมตร ยาวประมาณ 45 เมตร ความสูงจากพื้นถึงสุดอกไก่สันหลังคาประมาณ ๒๔ เมตร รวมพื้นที่ทั้งสิ้นประมาณ 1,050 ตารางเมตร ส่วนหลังคือ อาคารวิหารพระเดิม ก่อสร้างแทนวิหารหลังเดิมเชื่อมต่อกับอาคารส่วนกลาง พระอุโบสถวัดโสธรวรารามวรวิหารหลังใหม่นี้ เป็นที่ประกอบพิธีกรรมทางศาสนา และเป็นที่ประชาชนทั่วประเทศเข้าไปกราบเคารพสักการะหลวงพ่อพุทธโสธร