พระวิหาร คือ อาคารที่ใช้เป็นที่ประดิษฐานพระพุทธรูป คำว่า วิหาร นี้ แต่เดิมหมายถึง “ที่อยู่”โดยไม่จำกัดบุคคลชั้นใด ต่อมาในสมัยพุทธกาล หมายถึง ที่อยู่สำหรับพระพุทธเจ้า และพระสงฆ์สาวก ครั้นพระพุทธเจ้าดับขันธ์ปรินิพพานแล้ว วิหารได้รับการสร้างขึ้น สำหรับเป็นที่ประดิษฐาน “พระพุทธปฏิมากร” คือ รูปแทนองค์พระพุทธเจ้า ดังนั้น คำว่า วิหาร ในความเข้าใจ โดยประเพณีนิยม จึงมีความหมายจำเพาะว่า “สถานที่ประดิษฐานพระพุทธรูป พระวิหารวัดเทพธิดารามแต่เดิมใช้เป็นอาคารเพื่อเก็บรักษาศาสนวัตถุสำคัญ คือพระประธาน และหมู่พระภิกษุณี อริยสาวิกา ซึ่งวัดเทพธิดารามเป็นวัดเพียงแห่งเดียวในประเทศไทยที่มีรูปหล่อพระภิกษุณี อริยสาวิกาและมีจำนวนมากถึง ๕๒ องค์ ในบริเวณพระวิหารยังมีพระวิหารน้อยอีกสองหลัง

ปัจจุบันเปิดให้เข้าชม ตั้งแต่เวลา ๗.๓๐ น. ถึง ๑๗.๐๐ น.