วัดพายัพก่อตั้งเมื่อ พ.ศ. 2200 ไม่สามารถค้นหาประวัติว่าใครเป็นผู้สร้าง โดยเมื่อครั้งสมเด็จพระนารายณ์มหาราชทรงสร้างเมืองนครราชสีมาเสร็จแล้ว ได้ทรงสั่งบูรณะวัดที่อยู่ในกำแพงเมืองนครราชสีมา ทั้ง 6 วัด คือ วัดพระนารายณ์มหาราช วัดบูรพ์ วัดสระแก้ว วัดบึง วัดพายัพ และวัดอิสาน วัดพายัพได้รับอนุญาตตั้งวัดเมื่อ พ.ศ. 2508 ได้รับพระราชทานวิสุงคามสีมาครั้งแรก เมื่อประมาณ พ.ศ. 2240 ครั้งที่ 2 เมื่อวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2539
ต่อมาเมื่อวันที่ 29 มิถุนายน พ.ศ. 2551 มีการสถาปนาเป็นพระอารามหลวง
อาคารเสนาสนะที่สำคัญ ได้แก่ อุโบสถศิลปะอยุธยาตอนปลาย มีรูปทรงแอ่น โค้งคล้ายเรือสำเภา ใช้ธรรมจักรตกแต่งบริเวณซุ้มหน้าต่างรอบอุโบสถ ภายในประดิษฐานพระประธาน ปางปฐมเทศนาห้อยพระบาท ภายนอกมีกำแพงแก้ว ก่ออิฐถือปูน เสากลม ทรงไทยแบบเสาตะลุงล่ามช้าง ยอดเสาลูกแก้วเม็ดทรงมัณฑ์
กุฏิวายุภักษ์ อาคารทรงไทย 2 ชั้น ชั้นบนเป็นสำนักงานเจ้าอาวาส ชั้นล่างเป็นถ้ำหินงอกหินย้อยจำลอง ก่อด้วยอิฐถือปูน มีช่อฟ้า ใบระกา หางหงส์ เป็นนกนกวายุภักษ์ ซึ่งเป็นนกประจำทิศพายัพ หอพระธรรมจักร อาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก ทรงไทยประยุกต์ รูประฆังยอดโดมติดวงล้อธรรมจักร และหอระฆัง สร้างเมื่อ พ.ศ. 2521 เป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กทรงบุษบก กว้าง 5 เมตร สูง 5 เมตร
วัดยังมีพระบรมราชานุเสาวรีย์สมเด็จพระนารายณ์มหาราช ในท่าประทับยืน ประดิษฐานอยู่ในศาลาทรงไทย ก่อด้วยอิฐถือปูน โรงเรียนพระปริยัติธรรม แผนกธรรม-แผนกบาลี เปิดสอนเมื่อ พ.ศ. 2511 และสำนักปฏิบัติธรรมประจำจังหวัดนครราชสีมา แห่งที่ 81