ตำแหน่งที่ตั้งวัดซึ่งไม่ห่างจากโบราณสถานเมืองเพนียดมากนัก วัดทองทั่วมีโบสถ์หลังเก่าซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมแบบต้นรัตนโกสินทร์ สร้างทับไปบนศาสนสถานแบบขอม ทางทิศตะวันออก หน้าโบสถ์มีสิงห์นั่งแกะสลักด้วยหินทรายสีแดง สูง 90 ซม. หน้าประตูมีชิ้นส่วนธรณีประตู หินทรายสีขาวในโบสถ์เก่าหลังนี้ ปัจจุบันเป็นที่เก็บทับหลังหินทรายสีขาวและสลักเป็นศิลปแบบถาลาบริวัตรต่อสมโบรไพรกุก (พ.ศ. 1150) อีกชิ้น คือ ทับหลังหินทรายสีขาวเช่นเดียวกัน และสลักเป็นรูปลายพันธุ์พฤกษาและพวงมาลัย ลักษณะศิลปแบบไพรกเมง (พ.ศ.1180-1250) และยังมีเสาประดับกรอบประตูเทวสถาน ลักษณะศิลปสครวัด มีโกลนพระคเณศแกะไม่เสร็จ ยังกำหนดรูปแบบศิลปะไม่ได้แต่ร่องรอยด้านหลังที่เป็นรอยเศียรนาค คือ การดัดแปลงพระพุทธรูปนาคปรกให้เป็นเทวรูป แสดงให้เห็นถึงลักษณะศิลปะทวารวดีที่ปะปนกับขอมซึ่งขึ้นอยู่กับผู้ครองนคร จะเลื่อมใสศาสนาใดมากกว่ากัน ลักษณะแบบนี้พบในเมืองโบราณหลายแห่งทางภาคตะวันออกนี้ เช่น เมืองพระรถ เมือง-ศรีมโหสถเมืองดงละครและโคกกระโดนอยู่ริมถนนสุขุมวิท ห่างจากตัวเมืองราว 4 กิโลเมตร