ตามประวัติกล่าว พระองค์เวาหรือเว้า ผู้ครองนครนาคพันธ์โยนก เป็นผู้สร้างเพื่อบรรจุพระเกศาธาตุองค์หนึ่ง เมื่อ พ.ศ. 364 นับเป็นพระบรมธาตุที่เก่าแก่องค์หนึ่งรองมาจากพระบรมธาตุดอยตุง นอกจากนี้ยังมีหอชมทิวทัศน์ซึ่งสามารถชมทิวทัศน์ในตัวเมืองแม่สาย และจังหวัดท่าขี้เหล็ก ประเทศเมียนม่าร์ ได้อย่างชัดเจน และยังเป็นที่ประดิษฐานพระบรมราชานุเสาวรีย์สมเด็จพระนเรศวรมหาราช สมเด็จพระเอกาทศรถ และพระสุพรรณกัลยา
พระธาตุดอยเวา สร้างในพ.ศ. 296 ในรัชสมัยพระองค์เวา รัชกาลที่ 10 แห่งราชวงศ์สิงหนวัติ ผู้ครองนครโยนกนาคพันธุ์ โดยชื่อนั้นได้นำมาจากพระนามของพระองค์เวา ต่อมาพระธาตุเจดีย์ได้พังลงตามกาลเวลา นายบุญยืน ศรีสมุทร คฤหบดีอำเภอแม่สาย ได้ร่วมกับ พระภิกษุดวงแสง รัตนมณี พร้อมด้วย ข้าราชการ พ่อค้า ประชาชนผู้มีจิตศรัทธา และ กรมศิลปากร ร่วมกันจัดสร้างขึ้นขึ้นใหม่ ในการขุดแต่งครั้งนี้ พบผอบหินสีดำ ภายในบรรจุพระบรมสารีริกธาตุ 5 พระองค์ จึงได้อัญเชิญขึ้นประดิษฐานในองค์พระธาตุดังเดิม มีการวางศิลาฤกษ์ในวันที่ 8 เมษายน พ.ศ. 2494 และสร้างเสร็จพร้อมฉลองสมโภชพระธาตุในวันที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2498 โดยมีพุทธบริษัททั้งสองประเทศร่วมงานอย่างคับคั่ง