พระพุทธรูปมหาวชิรอุตตโมภาสศาสดา เป็นพระพุทธรูปนั่งปางมารวิชัย เลียนแบบพระพุทธนวราชบพิตร ขนาดองค์พระพุทธรูปสูง 109 เมตร มีฐานบัวรวมความสูงทั้งหมด 150 เมตร ความกว้าง 100 เมตร อาจารย์กนก บุญโพธิ์แก้ว รองอธิบดีกรมศิลปากร ผู้ออกแบบได้กล่าวถึงแนวคิดในการออกแบบว่า ต้องการให้พระพุทธรูปมีความสวยงามได้สัดส่วนตามพุทธลักษณะ เป็นศิลปะผสมผสานระหว่าง ศิลปะสุโขทัยกับเชียงแสน คือมีรูปแบบองค์พระพุทธรูปแบบสุโขทัยซึ่งมีลายเส้นที่ดูแล้วสบายตา สบายใจ โดยทั่วไปแล้วพระพุทธรูปสมัยสุโขทัยจะไม่มีฐานบัวรองรับ แต่ผู้ออกแบบมีความชื่นชอบศิลปะของทั้งสุโขทัย และเชียงแสน จึงได้นำฐานบัวของเชียงแสนมาผสมผสานกันเป็นรูปแบบเฉพาะ ส่วนสาเหตุที่ออกแบบเป็นปางมารวิชัย เพราะพระสุโขทัยส่วนมากเป็นปางมารวิชัย และมีจังหวะของรูปทรงที่พอเหมาะกับพื้นที่บนหน้าผา
ในครั้งแรกผู้ออกแบบได้ออกแบบพระพุทธรูปเป็นทรงนูนต่ำ แต่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงพระราชทาน พระบรมราชวินิจฉัยว่าสมควรจัดสร้างเป็นแบบลายเส้น แต่ให้มีความลึกและเห็นชัดว่าเป็นรูปพระพุทธรูป ได้ในระยะไกล จะดีกว่าการสร้างแบบนูนต่ำ ซึ่งจะมีปัญหาในการบำรุงรักษาและความคงทน เนื่องจากเป็นภูเขาหินปูน

ส่วนแนวความคิดในการออกแบบภูมิทัศน์โดยรอบพื้นที่ประมาณ 193 ไร่ แบ่งออกเป็น 4 แนวคิด คือ บริเวณลานหินหน้าองค์พระ ได้ออกแบบตามที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงมีพระราชกระแส และความคิดในการป้องกันอันตรายจากหินบริเวณใกล้เคียงองค์พระ โดยจัดทำเป็นสระบัวขนาดใหญ่สองระดับ ลดหลั่นชั้นตามแนวระดับธรรมชาติ มีสิ่งเชื่อมโยงสระน้ำสองระดับด้วยน้ำตก เพื่อให้เกิดความกลมกลืนและเน้นความโดดเด่นขององค์พระพุทธรูป นอกจากนี้ยังได้ออกแบบเป็นลักษณะสวนหิน โดยใช้หินที่มีอยู่ในพื้นที่มาจัดวางให้เกิดองค์ประกอบที่เหมาะสม