ตามประวัติแห่งดอยสุเทพนั้นเชื่อกันว่า เดิมภูเขาแห่งนี้เป็นที่อยู่ของฤาษีนามว่า "สุเทวะ" ซึ่งตรงกับคำว่าสุเทพอันเป็นที่มาของชื่อดอยสูงแห่งนี้ โดยวัดพระธาตุดอยสุเทพนี้สร้างขึ้นเมื่อต้นพุทธศตวรรษที่ 19 ในสมัยพระเจ้ากือนาธรรมิกราช เจ้าหลวงเมืองเชียงใหม่องค์ที่ 6 เพื่อประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุที่ได้ทรงอัญเชิญมาจากเมืองศรีสัชนาลัย

ตามตำนานเล่าว่า พระเจ้ากือนาธรรมิกราชทรงแยกพระบรมสารีริกธาตุไว้เป็นสองส่วน โดยอัญเชิญองค์หนึ่งบรรจุไว้ที่พระธาตุวัดสวนดอก ส่วนอีกองค์หนึ่งได้อัญเชิญขึ้นบนหลังช้างมงคล โดยพระเจ้ากือนาธรรมิกราชทรงตั้งจิตอธิษฐานเสี่ยงทายว่าหากช้างเชือกนั้น หยุดลงตรงที่ใดก็จะให้สร้างพระธาตุขึ้น ณ ที่แห่งนั้น ซึ่งช้างเชือกดังกล่าวได้มาหยุดลงตรงยอดดอยสุเทพแห่งนี้ โดยทำทักษิณาวรรตสามรอบก่อนที่จะล้มลง (ตาย) ดังนั้นพระเจ้ากือนาธรรมิกราชจึงทรงรับสั่งให้สร้างพระบรมธาตุอันเป็นที่ ประดิษฐานองค์พระบรมสารีริกธาตุ ณ ยอดดอยสุเทพ อยู่คู่ฟ้าคู่ดินเชียงใหม่มานับแต่นั้น

วัดพระธาตุดอยสุเทพตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกของเมืองเชียงใหม่ ผู้ที่เดินทางมาสักการะที่วัดแห่งนี้สามารถมองเห็นทิวทัศน์เมืองเชียงใหม่ ได้อย่างชัดเจน นักท่องเที่ยวสามารถเดินขึ้นบันไดนาคไป 300 ขั้น เพื่อไปยังวัด หรือใช้บริการรถกระเช้าขึ้น-ลงดอยสุเทพได้ ระหว่างเวลา 05.30-19.30 น.
งานประเพณีเตียวขึ้นดอยเพื่อสักการะพระธาตุดอยสุเทพจัดเป็นประจำทุกปี โดยมีขึ้นก่อนหน้าวันวิสาขบูชา 1 คืน ในงานจะมีขบวนแห่น้ำสำหรับสรงพระธาตุโดยมีพระสงฆ์ สามเณร และพุทธศาสนิกชนจากชุมชนต่าง ๆ มาร่วมขบวนแห่ขึ้นดอยเป็นจำนวนมาก

ความเชื่อและวิธีการบูชา  เชื่อกันว่าหากมาสักการะและอธิษฐานขอพรพระธาตุดอยสุเทพ จะมีแต่ความสำเร็จสมหวังดังปรารถนา แคล้วคลาด ผ่านอุปสรรคนานาไปได้ ในการสักการะพระธาตุนั้น ควรเตรียมข้าวตอก ดอกไม้ ธูปเทียนแล้วเดินเวียนขวา 3 รอบ พร้อมกล่าวคำนมัสการพระธาตุ โดยตั้งจิตอธิษฐานขอให้สมหวังในสิ่งที่ปรารถนา และควรไหว้พระธาตุให้ครบทั้ง 4 ทิศ ซึ่งให้อานิสงส์ที่ต่างกัน คือ ทิศเหนือขอให้มีปัญญาดุจพระจัทร์เพ็ญ ทิศใต้ ขอให้ได้เป็นพระภิกษุสงฆ์ได้บวชในบวรพุทธศาสนา ทิศตะวันออกขอให้ได้ขึ้นสวรรค์ ทิศตะวันตกเป็นการเคารพบูชาสูงสุดต่อพระธาตุ สิ่งที่ไม่ควรพลาดเมื่อได้มานมัสการพระธาตุดอยสุเทพแล้ว ควรมากราบอนุสาวรีย์ครูบาศรีวิชัย นักบุญแห่งล้านนา ที่ประดิษฐานอยู่ตรงเชิงดอยสุเทพเพื่อความเป็นสิริมงคลอีกด้วย

การเดินทาง จากตัวเมืองสามารถเดินทางโดยใช้เส้นทางผ่านหน้ามหาวิทยาลัยและสวนสัตว์ เชียงใหม่ สำหรับนักท่องเที่ยวที่ไม่มีรถส่วนตัวสามารถเดินทางมาที่วัดโดยรถสองแถว ประจำทางจากบริเวณหน้ามหาวิทยาลัยเชียงใหม่ด้านถนนห้วยแก้ว ซึ่งบริการระหว่างเวลาประมาณ 05.00-17.00 น.