เดิมที่ สำนักสงฆ์พระธาตุดอยหัวฝายเป็นภูเขาหัวโล้นที่ปล่อยให้รกร้างว่างปล่าราวประมาณ ปี พ.ศ. ๒๔๙๗ ได้มีผู้มาก่อสร้างเจดีย์ ขึ้นที่บริเวณแห่งนี้ โดยมีพระสงฆ์และฤาษีมาถือศิลจำพรรษาในบริเวณนี้หมุนเวียนเปลี่ยนไปตามกาลเวลา ราวประมาณ พ.ศ. ๒๕๒๑ ได้มีผู้มีจิตศรัทธามาสร้างพระพุทธปฏิมา ขนาดหน้าตักกว้าง ๗ เมตร สูง ๑๑ เมตร ประดิษฐานไว้บริเวณทิศเหนือของพระธาตุเจดีย์ หลักจากนั้นราวประมาณปี พ.ศ. ๒๕๒๘ พระธาตุเจดีย์ได้หักพังลงมา ปี พ.ศ.๒๕๓๔ ได้มีพระอาจารย์ขจร กาญจโน ได้ธุดงค์มาจำพรรษาที่บริเวณแห่งนี้และได้ดำเนินการปรับปรุงสถานที่แห่งนี้จนร่มรื่น เป็นสถานที่ปฏิบัติธรรมและพักผ่อนทางด้านจิตใจเป็นอย่างดี ปี พ.ศ. ๒๕๓๘ ได้ดำเนินการก่อสร้างพระธาตุเจดีย์ ๒ ชั้น กว้าง ๒๒ เมตร สูง ๓๗ เมตร แทนเจดีย์องค์เดิม