ห้องแสดงสุโขทัยจัดแสดงพระพุทธรูปสมัยสุโขทัยซึ่งในวงการศิลปะนานาชาติจะถือว่าเป็นสุดยอดของศิลปะพระพุทธรูปไทย โดยเฉพาะพระพุทธรูปปางลีลาที่ได้รับรูปแบบมาจากศรีลังกา ซึ่งได้รับการปรับแต่งให้สมบูรณ์มากยิ่งขึ้นและเป็นเอกลักษณ์ไทย
ช่องแสดงที่ 1 พระพุทธรูปสัมฤทธ์ ปางลีลา องค์นี้เป็นศิลปะสุโขทัย หมวดกำแพงเพชร (อายุประมาณ 700 ปี)
พระพุทธรูปศิลปะสุโขทัยหมวดกำแพงเพชร เป็นพระพุทธรูปที่มีลักษณะพระพักตร์ที่เรียวและมีปมที่ส่วนคางซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพระพุทธรูปหมวดนี้ และนิ้วมือทั้งสองข้างจะมีลักษณะค่อนข้างตรงไม่พริ้วมากเท่ากับศิลปะสุโขทัย หมวดนครหลวง (หมวดเมืองสุโขทัย) (ดูที่ช่องแสดงที่ 7 ชั้นบน เป็นต้น)