เป็นแหล่งอุตสาหกรรมในการถลุงเหล็ก ทำเครื่องมือเหล็กและเครื่องประดับ เช่น ลูกปัดแก้วและดินเผา ได้รับความเจริญจากภายนอก โดยเฉพาะจากทางภาคกลางในลุ่มน้ำเจ้าพระยาตั้งแต่สมัยทวารวดีมาทางลุ่มน้ำปิง ที่ผ่านแนวเขาสันปันน้ำจากเมืองตากเข้ามายังบริเวณต้นน้ำแม่ลำพันในเขตบ้านด่าน ลานหอย และขยายมาตามเชิงเขาหลวงในเขตอำเภอเมืองเก่าสุโขทัย ไปตามเชิงเขาโค้งเขาทาง จนถึงเขตอำเภอคีรีมาศ อันเป็นบริเวณที่มีเส้นทางคมนาคมติดต่อจากสุโขทัยไปยังบ้านเมืองในลุ่มน้ำปิง ตั้งแต่กำแพงเพชรลงไปถึงนครสวรรค์ และจากกำแพงเพชรไปทางตะวันตก จะผ่านเทือกเขาเข้าไปยังลุ่มน้ำสาละวินในดินแดนมอญ-พม่า ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่าบริเวณเชิงเขาหลวงและต้นน้ำแม่ลำพันนั้น คือแหล่งเกิดชุมชนบ้านเมืองที่มีมาแต่สมัยทวารวดี

พอถึงสมัยลพบุรีก็เกิดการตั้งเมืองสุโขทัยขึ้นในบริเวณวัดพระพายหลวง ที่มีปุระ วัดพระพายหลวงเป็นศูนย์กลาง อันเป็นลักษณะเมืองแบบขอมที่พบในประเทศกัมพูชาในลุ่มน้ำลพบุรี-ป่าสัก และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ อันเป็นเวลาที่บรรดาเจ้าเมืองทั้งหลายในภาคกลาง เช่นลุ่มน้ำเจ้าพระยาอุปถัมภ์พุทธศาสนามหายานและรับศิลปวัฒนธรรมแบบขอมเข้ามา 
 

วัดพระพายหลวง อันเป็นลักษณะเมืองแบบขอมที่พบในประเทศกัมพูชา

แต่เมืองสุโขทัยไม่ได้เกิดเป็นชุมชนเมืองในศิลปวัฒนธรรมลพบุรีเพียงแห่งเดียว ยังเกิดพร้อมกันกับเมืองเชลียง ที่ต่อมาเรียกว่าศรีสัชนาลัย ที่นับเป็นเมืองปลายสุดการคมนาคมของลุ่มน้ำยมในเขตแคว้นสุโขทัย เพราะการคมนาคมตามลำน้ำนี้ด้วยเรือใหญ่ จากปากน้ำโพขึ้นไปเพียงแก่งหลวงของเมืองศรีสัชนาลัย เหนือขึ้นไปจากนั้นติดเกาะแก่งกลางน้ำ ซึ่งก็เป็นเช่นเดียวกันกับทางลำน้ำน่านที่เดินทางจากปากน้ำโพที่เมืองพระบาง นครสวรรค์ ไปได้เพียงแต่ตำบลท่าเสา เมืองอุตรดิตถ์ เดินทางต่อไปยังเมืองน่านไม่ได้ แต่อุตรดิตถ์เป็นเมืองรุ่นหลังในสมัยอยุธยา 

เมืองสำคัญจึงเป็นเมืองทุ่งยั้งหรือสระหลวง อันเป็นเมืองคู่บนลำน้ำน่านรวมกับเมืองสองแควที่พิษณุโลก แต่ทั้งเมืองสองแควและสระหลวงไม่มีร่องรอยความเก่าแก่บนเส้นทางคมนาคม ที่มีคนแต่สมัยทวารวดีซึ่งมาจากบ้านเมืองที่เจริญแล้วผ่านเข้ามาผสมกับคนท้องถิ่น และไม่เห็นความเป็นชาติพันธุ์และตระกูลแต่เดิมของคนที่เพิ่งเคลื่อนย้ายเข้ามา เช่น ตระกูลของคนไทยที่มาตั้งตัวที่เมืองสองแควและสระหลวง หรืออีกนัยหนึ่ง บุคคลผู้เป็นตระกูลเจ้าเมืองของเมืองสุโขทัยและศรีสัชนาลัยเป็นใครไม่รู้ เช่นเดียวกันกับคนในบ้านเมืองทางลุ่มน้ำเจ้าพระยาแต่สมัยทวารวดีลงมา....’

หากย้อนกลับไปก่อนหน้านั้น สมเด็จกรมพระยาดำรงราชานุภาพ นิพนธ์ไว้ในหนังสือไทยรบพม่าว่า เมืองทุ่งยั้งเป็นเมืองขึ้นเมืองพิชัยตั้งแต่แผ่นดินสมเด็จพระบรมไตรโลกนาถ โดยได้ทรงประทานความเห็นว่า เมืองทุ่งยั้งน่าจะเป็นเมืองหน้าด่าน ทางฝั่งตะวันตกของลำน้ำน่านในสมัยสุโขทัย เนื่องจากมีลักษณะทางภูมิศาสตร์เป็นที่ราบ ติดต่อกับตัวเมืองอุตรดิตถ์ที่อยู่ริมแม่น้ำน่าน และภายหลังก็สันนิษฐานว่าเมืองทุ่งยั้งน่าจะหมดความสำคัญลง เนื่องจากทางน้ำในแม่น้ำน่านแปรปรวน กัดเซาะทำลายตลิ่งจนทำให้เมืองทุ่งยั้งไม่เหมาะสมที่จะเป็นเมืองหน้าด่านอีกต่อไป 

ปัจจุบันยังมีร่องรอยของคูเมืองกำแพงเมืองบางส่วน ซึ่งจากกำแพงเมืองที่เป็นหินศิลาแลงที่อยู่ใกล้กับวัดพระบรมธาตุทุ่งยั้ง ทั้งนี้เมืองทุ่งยั้งยังมีความเกี่ยวข้องกับเวียงเจ้าเงาะ โดยสันนิษฐานกันว่าเป็นชุมชนสมัยแรกของอุตรดิตถ์ ตั้งอยู่ภายในเมืองทุ่งยั้งอีกที ภายในแหล่งโบราณคดีของเวียงเจ้าเงาะปรากฏทั้งบ่อน้ำศักดิ์สิทธิ์ คันคูเมือง ๓ ชั้น และโบราณวัตถุอีกมากมาย

สำหรับสถาปัตยกรรมดั้งเดิมของพระบรมธาตุภายในวัดทุ่งยั้ง มีลักษณะเป็นทรงพุ่มข้าวบิณฑ์แบบสุโขทัย ทำให้สันนิษฐานได้ว่าเมืองทุ่งยั้งน่าจะเป็นเมืองลูกหลวงในสมัยสุโขทัย ปัจจุบันวัดพระบรมธาตุทุ่งยั้งเป็นสถานที่ประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุ พร้อมทั้งมีโบราณสถานที่สำคัญอย่างพระวิหารหลวง พระอุโบสถ หลวงพ่อประธานเฒ่า