เมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2501 เวลา 09.30 น. พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศรมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร พร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ เสด็จพระราชดำเนินไปยังศาลเทพารักษ์ พระราชวังจันทน์ จังหวัดพิษณุโลก เพื่อทรงบวงสรวงสักการะเทพารักษ์และพระบรมรูปสมเด็จพระนเรศวรมหาราช โดยในโอกาสนี้ได้พระราชทานผ้าแพรสีชมพูสำหรับผูกที่หน้าศาลเทพารักษ์เป็นเครื่องสักการะ  

จากนั้น ทั้งสองพระองค์เสด็จพระราชดำเนินไปยังวัดพระศรีรัตนมหาธาตุวรมหาวิหาร เพื่อทรงประกอบพระราชพิธีสมโภชพระพุทธชินราช ในพระราชพิธีนี้ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงพระสุหร่ายถวายพัดรัตนาภรณ์ พร้อมด้วยต้นไม้ทองและต้นไม้เงิน ทั้งยังทรงเปลื้องเครื่องราชอิสริยาภรณ์นพรัตน์ราชภรณ์เพื่อถวายเป็นพุทธบูชา ขณะที่สมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ ทรงเปลื้องผ้าสะพักถวายแด่พระพุทธชินราช  

ในโอกาสเดียวกัน พระองค์ทรงพระราชทานผ้าไตรแก่พระสงฆ์จำนวน 20 รูป เพื่อประกอบพิธีเจริญพระพุทธมนต์ จากนั้นได้ทรงประเคนภัตตาหารแด่พระสงฆ์ และทรงร่วมพิธีถวายดอกไม้เพลิงเป็นพุทธบูชา โดยมีผู้ว่าราชการจังหวัดพิษณุโลกเป็นผู้จุดดอกไม้เพลิง หลังจากเสร็จสิ้นพระราชพิธี เจ้าพนักงานได้เบิกแว่นเวียนเทียนสมโภชพระพุทธชินราช ก่อนที่ทั้งสองพระองค์จะเสด็จพระราชดำเนินกลับ  

พระราชพิธีครั้งนี้สะท้อนถึงพระราชศรัทธาอันแรงกล้าต่อพระพุทธศาสนา และเป็นอีกหนึ่งเหตุการณ์สำคัญที่จารึกไว้ในประวัติศาสตร์ไทย