พระอุโบสถวัดโพธิ์หลังปัจจุบันนี้สร้างขึ้นในสมัยพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 3 แทนพระอุโบสถหลังเดิมที่มีขนาดเล็กกว่าในสมัยพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก รัชกาลที่ 1 โดยมีการขยายขนาดพระอุโบสถให้กว้างใหญ่เท่ากับแนวกำแพงแก้วเดิมและปรับสัดส่วนให้สูงขึ้น
ภายในพระอุโบสถประดิษฐาน “พระพุทธเทวปฏิมากร” พระประธานประจำวัดโพธิ์ พระพุทธรูปสมัยอยุธยา ซึ่งอัญเชิญมาจากวัดศาลาสี่หน้า (วัดคูหาสวรรค์) ฝั่งธนบุรี ตั้งแต่สมัยรัชกาลที่ 1










