ปูชนียวัตถุที่สำคัญของวัดเพชรสมุทรวรวิหาร ได้แก่ “หลวงพ่อบ้านแหลม” พระพุทธรูปยืนขนาดความสูง ๒.๗๖ เมตร หล่อด้วยทองเหลือง แสดงปางอุ้มบาตร ในพงศาวดารฉบับพระราชหัตถเลขา กล่าวถึงประวัติความเป็นมาของหลวงพ่อบ้านแหลมว่า ชาวบ้านแหลมซึ่งเป็นชาวประมงมีอาชีพจับปลาในทะเล คราวหนึ่งได้ออกไปลากอวนในอ่าวแม่กลองได้พระพุทธรูปติดอวนขึ้นมา ๒ องค์ องค์หนึ่งเป็นพระพุทธรูปนั่งอีกองค์หนึ่งเป็นพระพุทธรูปยืน พระพุทธรูปนั่งได้อัญเชิญไปประดิษฐานไว้ที่วัดเขาตะเครา จังหวัดเพชรบุรี เรียกกันว่า “หลวงพ่อวัดเขาตะเครา” พระพุทธรูปยืนปัจจุบันคือ "หลวงพ่อบ้านแหลม” สำหรับบาตรของหลวงพ่อบ้านแหลมนั้นได้สูญหายไปในทะเล เมื่ออัญเชิญมาประดิษฐานไว้ที่วัดบ้านแหลม สมเด็จเจ้าฟ้ากรมพระยาภาณุพันธุ์วงศ์วรเดชจึงถวายบาตรใหม่เป็นบาตรแก้วสีน้ำเงิน

นอกจากนี้ ภายในวัดเพชรสมุทรวรวิหารยังปรากฏปูชนียวัตถ ุและโบราณสถานที่สำคัญอันแสดงถึงความเก่าแก่ของวัดอีกหลายสิ่ง เช่น พระพุทธรูปหินทรายแดงแสดงปางสมาธิ ศิลปะแบบอยุธยา ประดิษฐานอยู่ด้านหน้าพระอุโบสถที่มีรูปแบบทางสถาปัตยกรรมแบบกรุงศรีอยุธยาตอนปลายถึง ต้นกรุงรัตนโกสินทร์

กรมศิลปากรได้ประกาศขึ้นทะเบียนวัดเพชรสมุทรวรวิหาร เป็นโบราณสถานของชาติในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๗๒ ตอนที่ ๒ เมื่อวันที่ ๔ ตุลาคม ๒๔๙๘