จากหลักฐานศิลาจารึกเจดีย์พิหาร ขุดได้ที่หน้าวิหารวัดเจดีย์คีรีวิหาร ซึ่งมหาอำมาตย์ตรี พระยานครพระราม ส่งเข้าหอสมุดวชิรญาณ กรุงเทพฯ เมื่อปี พ.ศ. 2473 ศาสตราจารย์ ดร.ประเสริฐ ณ นคร ให้ความเห็นว่าเนื้อหาจารึกน่าจะกล่าวตั้งแต่ครั้งเมื่อพระยาลิไทยขึ้นเสวยราชย์ พบข้อความบ "เจดีย์พิหาร" ในศิลาจารึก หลักฐานปฐมภูมิดังกล่าว ประกอบกับลักษณะเจดีย์โบราณของวัด มีลักษณะฐานเขียงสามชั้นแบบสุโขทัย เป็นหลักฐานที่ยืนยันว่าวัดเจดีย์คีรีวิหาร เป็นวัดที่พระยาลิไทยสร้างขึ้นในสมัยอาณาจักรสุโขทัย[1] อย่างไรก็ดีวัดเจดีย์พิหาร ได้ร้างลงในระยะต่อมา จนปรากฏหลักฐานว่าชุมชนไทยยวนจากเชียงแสนอพยพมาอยู่ในช่วงหลังได้บูรณะปฏิสังขรณ์ขึ้น และมีการผูกตำนานเพื่อเชื่อมโยงกับภูมิหลังทางชาติพันธ์ท้องถิ่น ดังปรากฏในตำนานที่ผูกขึ้นในสมัยหลังของวัดว่า วัดเจดีย์คีรีวิหารเดิมชื่อวัดป่าแก้ว สร้างเมื่อประมาณปี พ.ศ. 1519 ในยุคที่เจ้าฟ้าฮ่ามกุมารปกครองเมืองลับแล พระองค์มีใจฝักใฝ่ในพระพุทธศาสนาเป็นอย่างยิ่ง มีพระราชดำริที่จะสร้างเจดีย์ เพื่อเผยแผ่บำรุงส่งเสริมเชิดชูพระพุทธศาสนา จึงเสด็จไปเฝ้าพระเจ้าเรืองไทธิราช กษัตริย์แห่งโยนกนคร กราบทูลขอแบ่งพระบรมสารีริกธาตุจากพระธาตุดอยตุง จังหวัดเชียงราย อัญเชิญมาบรรจุที่เจดีย์วัดป่าแก้ว เจดีย์นี้เป็นเจดีย์แห่งแรกของอำเภอลับแลซึ่งบรรจุพระบรมสารีริกธาตุ มีผู้เฒ่าผู้แก่เล่าให้ฟังว่า ถึงวันศีลวันธรรม จะมีดวงไฟสุกสว่างลอยขึ้นเหนือเจดีย์อยู่เป็นประจำ กาลเวลาล่วงเลยมานานวัดป่าแก้วได้ทรุดโทรมลงจนกลายเป็นวัดร้าง พระเจดีย์ก็ชำรุดหักพังลงไปเพราะขาดการดูแล จนปี พ.ศ. 2453 สมเด็จพระมหาสมณเจ้า กรมพระยาวชิรญาณวโรรส ได้เสด็จประพาสภาคเหนือ มาประทับที่วัดทุ่งเอี้ยงซึ่งอยู่ห่างจากวัดป่าแก้วไม่มากนัก พระองค์ทอดพระเนตรเห็นเจดีย์เก่าอยู่ จึงตรัสถามพระครูธรรมฐิติวงศ์คีรีเขตร เจ้าอาวาสวัดทุ่งเอี้ยง ขณะนั้นดำรงตำแหน่งเจ้าคณะแขวงเมืองพิชัยว่า "นั่นเป็นวัดหรืออย่างไร เห็นเจดีย์เก่าแก่อยู่" พระครูธรรมฐิติวงศ์คีรีเขตรจึงกราบทูลว่า "เป็นวัดร้างมานานแล้ว ชาวบ้านเรียกว่าวัดป่าแก้ว" สมเด็จพระมหาสมณเจ้า กรมพระยาวชิรญาณวโรรส จึงตรัสกับพระครูธรรมฐิติวงศ์คีรีเขตร ว่า “วัดร้างนั้นอยู่ในทำเลที่ดี อยู่ในที่เป็นเนินสูงไม่มากนัก พร้อมทั้งมีเจดีย์เก่าอยู่ ข้าพเจ้าเข้าใจว่าคงเป็นวัดสำคัญวัดหนึ่ง ท่านเป็นเจ้าคณะแขวงเมืองพิชัย น่าจะบูรณะซ่อมแซมและไปอยู่ที่นั่น ถ้าท่านไปบูรณะและไปอยู่จริง ข้าพเจ้าจะตั้งชื่อวัดให้ใหม่ว่า วัดเจดีย์คีรีวิหาร" หลังจากสมเด็จพระมหาสมณเจ้า กรมพระยาวชิรญาณวโรส เสด็จกลับแล้ว ปี พ.ศ. 2454 พระครูธรรมฐิติวงศ์คีรีเขตร และคณะศรัทธาก็ได้ร่วมกันบูรณะซ่อมแซมเจดีย์คงคืนสภาพเดิมตามแบบรูปทรงเจดีย์ล้านนา ไทลื้อ มีซุ้มคูหา 4 ฐาน มีเจดีย์องค์เล็กอยู่ทั้ง 4 ด้าน โดยรวมเจดีย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 วา สูง 13 วา ขณะที่ซ่อมแซมเจดีย์และอุโบสถ (หลังเก่า) นั้นได้พบแผ่นศิลาจารึก 1 แผ่นตัวอักษรในแผ่นศิลาจารึกนั้นอ่านไม่ออก (ไม่ใช่ภาษาไทย) ข้าหลวงอุตรดิตถ์ (ผู้ว่าราชการจังหวัด) ได้ส่งไปไว้ที่พิพิธภัณฑ์สถานแห่งชาติ (ศิลาจารึกเจดีย์พิหาร) เมื่อซ่อมแซมเจดีย์และอุโบสถเสร็จแล้วก็ได้สร้างกุฏิและศาลาการเปรียญ (หลังเก่า) ขึ้นอีก 1 หลัง เมื่อสร้างเสร็จแล้วพระครูธรรมฐิติวงศ์คีรีเขตร ก็ได้ย้ายมาจากวัดทุ่งเอี้ยงมาอยู่จำพรรษาที่วัดเจดีย์คีรีวิหาร ซึ่งเป็นนามที่สมเด็จพระมหาสมณเจ้า กรมพระยาวชิรญาณวชิโรรส ทรงตั้งชื่อไว้เป็นชื่อวัดมาจนปัจจุบัน ครั้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2521 สมเด็จพระอริยวงศาคตญาณ สมเด็จพระสังฆราช (วาสน์ วาสโน)ได้เสด็จไปประทับที่วัดเจดีย์คีรีวิหาร ทางวัดได้สร้างตำหนักถวายแด่สมเด็จพระสังฆราช พระองค์ท่านตั้งนามตำหนักนี้ว่า “ตำหนักคีรีรมย์”