1970 yılında İ.Hakkı KONYALI’nın cami yakınında tesadüfen bulduğu kitabede “Bunun yapılmasını ve yenilenmesini merhum ve mağfur Alaeddin Bey’in oğlu yüce Sultan Mehmed 811 yılında emretti” denilmektedir. Kitabenin sol kenarında yukarından aşağıya “Mimarühü Firuz” yazılmaktadır. Mimarı Firuz denilmektedir. Kitabeden anlaşıldığı üzere Mehmet Bey var olan bir yapıyı yenilemiş ve onarmıştır. İlk yapının kim tarafından yapıldığı konusunda İbn-i Batuda “Kılıçarslan’ın oğlu Rükneddin Mesud tarafından yaptırılmış olduğu” yazılmıştır.

Bu yazılanlardan anlaşılacağı üzere Karamanoğlu dönemi eseri olarak bilinen Ulu Cami aslında Anadolu Selçuklu Dönemi eseridir.

Cami, dikdörtgen planlı mihraba dik olarak uzanan beş sahınlı olup mihrap önünde pandantifli kubbeli, mihrabın karşısında bulunan iki katlı mahfilin orta kısmının üzerindeki küçük bir kubbe ile on iki yığma sütun üzerinde taşınan yirmi üç çapraz tonozla örtülen bir yapı konumundadır. Caminin niş şeklindeki mihrabına sonradan ahşap mihrap yerleştirilmiştir.

Caminin minberi Selçuklu ahşap sanatının şaheser bir örneğidir. Abanoz ağacından kündekari tekniğiyle yapılmıştır. Minberin göbeğinde sedefkari işçiliği uygulanmıştır. Çokgenler ve çok kollu yıldızlar içinde palmet ve rumi motifli bitkisel süslemeler kullanılmıştır. Minberin üç satırlık kitabesinde I.Kılıçarslan’ın oğlu I.Mesud’un hükümdarlık yıllarında yapıldığını göstermektedir.

Caminin taç kapısının iki yanında mukarnaslı birer mihrabiye yer almaktadır. Mukarnasların üstünde kemer şeklinde stilize edilmiş bitkisel motifli bir şerit yer almaktadır. Taç kapının alınlığında ise C ve S kıvrımlarından oluşan ve uçları yapraklarla biten dallarla oluşturulmuş süslemeye yer verilmiştir.

Caminin şu anki iki şerefeli tek minaresi 1925 yılında caminin kuzeybatı köşesine camiden ayrı olarak inşa edilmiştir.

Konya Vakıflar Bölge Müdürlüğünce projesi çizdirilmiştir. Onarım ve restorasyonu tamamlanmıştır.