5 สิ่งศักดิ์สิทธิ์ของวัดมหาธาตุ ได้แก่
1. พุทธวรนาถมหาธาตุยโสธร พระประธานในพระอุโบสถ
2. พระพุทธปฏิมาบุษยรัตน์ (พระแก้วหยดน้ำค้าง)
3. พระธาตุพระอานนท์
4. กู่บรรจุอัฐิของเจ้าพระยาวิไชยราชขัตติยวงศา
5. หอไตรกลางน้ำ
1. พระอุโบสถ วัดมหาธาตุ เป็นพระอารามหลวงที่สวยงามแห่งหนึ่งของจังหวัดยโสธร แสดงเอกลักษณ์ของศิลปะรัตนโกสินทร์อย่างชัดเจน
ภายในพระอุโบสถประดิษฐาน พระพุทธวรนาถมหาธาตุยโสธร พระพุทธรูปประธานปางประทานพร ศิลปะลาว
2. พระพุทธปฏิมาบุษยรัตน์ (พระแก้วหยดน้ำค้าง หรือ พระแก้วขาว ) พระพุทธรูปประจำเมือง ที่มีขนาดเล็กที่สุดในประเทศไทย
พระแก้วหยดน้ำค้าง เป็นพระพุทธรูปปางสมาธิ ศิลปะเชียงแสน สร้างจากเนื้อแก้วใส ขนาดหน้าตักกว้าง 1.9 นิ้ว เป็นพระพุทธรูปคู่บ้านคู่เมืองยโสธร
โดยท้าวพญาเมืองจำปาศักดิ์ได้ถวายพระแก้วขาวแด่พระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย พระองค์จึงโปรดเกล้าฯ ให้อัญเชิญลงมากรุงเทพฯ เมื่อ พ.ศ.2355 ต่อมาพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวได้พระราชทานให้พระสุนทรราชวงศา เจ้าเมืองยโสธรคนแรก
ปัจจุบัน พระแก้วหยดน้ำค้างประดิษฐานอยู่ที่หอพระแก้ว ภายในวัดมหาธาตุ
3. พระธาตุพระอานนท์ พระธาตุที่บรรจุพระอัฐิธาตุของพระอานนท์แห่งเดียวในประเทศไทย
พระธาตุพระอานนท์ตั้งอยู่หน้าพระอุโบสถ เป็นพระธาตุเก่าแก่ที่สำคัญองค์หนึ่งของภาคอีสาน เชื่อกันว่าเป็นที่บรรจุพระอัฐิธาตุของพระอานนท์ พระสาวกของพระพุทธเจ้า มีลักษณะเป็นเจดีย์สี่เหลี่ยม อิทธิพลศิลปะลาว
ส่วนฐานเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เอวฐานคอดเป็นรูปบัวคว่ำบัวหงาย เหนือขึ้นไปเป็นเรือนธาตุ มีซุ้มประดิษฐานพระพุทธรูปยืน 4 ทิศ ส่วนยอดมีลักษณะแบบบัวเหลี่ยมคล้ายพระธาตุพนมซ้อนกัน 2 ชั้น ชั้นล่างมียอดปลีเล็กแซมเป็นกระเปาะทั้ง 4 ด้าน
4. กู่บรรจุอัฐิของเจ้าพระยาวิไชยราชขัตติยวงศา
เจ้าพระยาวิไชยราชขัตติยวงศา สืบเชื้อสายมาจากเจ้าปางคำแห่งเมืองเชียงรุ้ง เคยเป็นเจ้าฝ่ายหน้าผู้ปกครองบ้านสิงห์ท่า (ยโสธรในอดีต) เป็นผู้ปราบกบฏอ้ายเชียงแก้วเขาโองที่เข้ายึดเมืองจำปาศักดิ์ จึงได้รับการสถาปนาจากพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก ให้เป็นเจ้าพระยาวิไชยราชขัตติยวงศา ครองนครจำปาศักดิ์ เมื่อท่านถึงแก่พิราลัย พระโอรสของท่านได้นำอัฐิกลับมาที่เมืองยโสธร และนำไปบรรจุไว้ในกู่ใกล้กับพระธาตุพระอานนท์
5. หอไตรกลางน้ำ
สร้างขึ้นราว พ.ศ. 2373 โดยพระครูหลักคำ (กุคำ) เจ้าอาวาสวัดมหาธาตุรูปที่ 3
ตัวอาคารหอไตร สร้างด้วยไม้ตั้งอยู่กลางสระน้ำ ลักษณะแบบหอไตรภาคอีสานทั่วไป เป็นที่เก็บคัมภีร์ใบลาน พร้อมพระไตรปิฏก และตำราต่างๆ ซึ่งพระครูหลักคำเป็นผู้นำมาจากเมืองเวียงจันทน์
ซุ้มประตูและบานประตูไม้สลักลวดลายเครือเถาลงรักปิดทองอย่างสวยงาม มีการตกแต่งลวดลายที่ฝาผนัง ซึ่งเป็นลักษณะผสมผสานจากภาคกลาง
พระพุทธรูปเก่าแก่ที่เก็บรักษาไว้ในหอไตร
คัมภีร์ใบลานเก่าแก่ที่พระครูหลักคำนำมาจากเมืองเวียงจันทน์