สุโขทัย จึงได้ปรากฏนามว่า "พระมหาธรรมราชาเมืองพิษณุโลก" ในตอนนี้ เมืองพิษณุโลกได้เป็นราชธานีของมณฑลสุโขทัยอยู่คราวหนึ่ง แต่ไม่ช้านานนัก พอถึง พ.ศ. ๑๙๕๔ "พระมหาธรรมราชาเมืองพิษณุโลกสวรรคต" ก็เกิดจลาจลด้วยพระยาบานเมืองกับพระยาราม (กำแหง) ซึ่งเป็นเชื้อวงศ์ ทำนองจะเป็นเจ้าเมืองสุโขทัยแล้วองค์ ๑ ได้รับรัชทายาทที่เมืองพิษณุโลกองค์ ๑ ชิงกันเป็นพระมหาธรรมราชา สมเด็จพระนครอินทราธิราชซึ่งครองกรุงศรีอยุธยาต้องยกกองทัพขึ้นไประงับ เห็นจะแยกเขตแดนเมืองสุโขทัยกับเมืองพิษณุโลกให้ปกครองเป็นต่างอาณาเขตกัน จึงไม่ปรากฏว่า มีพระมหาธรรมราชาขึ้นอีกในชั้นนั้น
มาถึงรัชกาลสมเด็จพระบรมราชาธิราช (สามพระยา) ที่ ๒ (พ.ศ. ๑๙๖๗–๑๙๙๑) หัวเมืองเหนือระส่ำระสายทรุดโทรมด้วยไม่มีเจ้านายในราชวงศ์พระร่วงซึ่งทรงความสามารถจะปกครองเป็นประเทศราชดังแต่ก่อน สมเด็จพระบรมราชาธิราชจึงให้รวมหัวเมืองเหนือทั้งปวงกลับเข้าเป็นมณฑลอันเดียวกัน แล้วทรงตั้งพระราเมศวร ราชโอรสซึ่งจะรับรัชทา
