กับพระมหาอุปราชหงสาวดี ทรงเห็นว่า ข้าศึกเข็ดขยาดแล้ว จึงโปรดให้กลับตั้งหัวเมืองฝ่ายเหนือขึ้นอีก แต่มาถึงชั้นนี้ พวกชาวเมืองเหนือกับเมืองใต้รวบรวมเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันในเวลาต่อสู้ข้าศึกมาช้านาน ไม่จำเป็นจะต้องปกครองแยกกันดังแต่ก่อน สมเด็จพระนเรศวรจึงโปรดให้เลิกมณฑลฝ่ายเหนือเสีย ให้หัวเมืองเหล่านั้นต่างขึ้นต่อกรุงศรีอยุธยา แต่นั้นมา เมืองพิษณุโลกก็เป็นแต่หัวเมืองอันหนึ่ง แต่นับเป็นเมืองเอกคู่กับเมืองนครศรีธรรมราช ผู้สำเร็จราชการเมืองมียศเป็นเจ้าพระยา บรรดาศักดิ์สูงกว่าเสนาบดีชั้นจตุสดมภ์ตำแหน่งเมืองวังคลังนา เพราะยังถือว่า เมืองพิษณุโลกเป็นหัวเมืองสำคัญยิ่งกว่าเมืองอื่นทางฝ่ายเหนือ
ตั้งแต่สมเด็จพระนเรศวรกลับตั้งหัวเมืองฝ่ายเหนือเมื่อ พ.ศ. ๒๑๓๕ มาจนพม่ามาตีกรุงศรีอยุธยาคราวหลังเมื่อ พ.ศ. ๒๓๐๘ ในระหว่างเวลา ๑๗๓ ปีนี้ เรื่องตำนานเมืองพิษณุโลกมีข้อสำคัญปรากฏแต่เมื่อในรัชกาลสมเด็จพระนารายณ์ พ.ศ. ๒๑๙๙–๒๒๓๑ ว่า ได้เสด็จขึ้นไปประทับที่เมืองพิษณุโลกในเวลาทำสงครามกับเมืองเชียงใหม่ ๒ ครั้ง และได้โปรดให้ช่าง
