سیمای فعلی مسجد عمدتاً مربوط به اقدامات دوره سلجوقی است اما تعمیرات و الحاقات آن به دورانهای بعد به خصوص عصر صفویان مربوط می شود . اما در کاوش های باستان شناسی مراحل قبل از سلجوقی هم به دست آمده که به دوران آل بویه و قرن سوم هجری باز می گردد. در همین کاوش ها آثار قبل از اسلام نیز کشف شده است.

مسجد دارای ورودیهای متعدد است که هر یک فضای مسجد را به بخشهایی از بافت پیرامون آن مربوط می کند این ورودیها همه در یک زمان ساخته نشده اند و هر یک در مقطعی از تاریخ و در ارتباط با ساختمان درون و بیرون بنا به وجود آمده اند. گذرها و معابری که در گرداگرد مسجد وجود دارند بیانگر ارتباط گسترده ای است که مسجد با بافت قدیم شهر دارد.

مسجد جامع اصفهان با نقشه چهار ایوانی بنا شده و از آنجا که ابداعات هنری و معماری ۱۵ قرن دوران اسلامی را در خود گرد آورده است یکی از بهترین آثاری به شمار می رود که در دنیای امروز شهرت دارد. با توجه به منابع و مآخذ مختلف این نکته مشخص می شود که مسجد جامع در طول زمان به سبب آتش سوزی و جنگ های متعدد و نا آرامی های دوران های مختلف آسیب فراوان دیده و دوباره بازسازی و مرمت شده است.

چهار ایوان اطراف میدان مشخص کننده شیوه مسجد سازی ایرانیان است که پس از احداث آن در سایر مساجد نیز رواج یافته است. این ایوان ها که به نامهای صفه صاحب در جنوب صفه درویش در شمال صفه استاد در مغرب صفه شاگرد در مشرق نامیده می شوند با تزئینات مقرنس سازی و کاربندی یکی از فنون بسیار جالب معماری ایران را بیان می دارد.

نمای داخلی صحن مسجد و کاشیکاری های آن مربوط به قرن نهم هجری است که احتمالاً مناره ها نیز مربوط به همین زمان می باشند . به طورکلی بنای کنونی مسجد جامع اصفهان شامل بخشهای زیر می باشد:

 شبستان مسجد : این شبستان که بر ستون های مدور استوار است که با گچبریهای بسیار زیبا تزئین شده است. این قسمت مربوط به عصر دیلمیان است.

 گنبد و چهل ستونهای اطراف آن که در ایوان جنوبی مسجد واقع شده و در فاصله سالهای ۴۶۵ تا ۴۸۵ هجری قمری بنا شده است. این گنبد در زمان سلطنت ملکشاه سلجوقی و وزارت خواجه نظام الملک ساخته شده از نمونه های نادر ساختمان های عصر سلجوقی است. ایوانی که در جلوی این گنبد آجری واقع شده در اوائل قرن ششم هجری بنا گردیده و سقف آن از مقرنس های درشت ترکیب شده است. این گنبد دارای زیباترین طرحهای تزئینی ساخته شده از آجر و گچ میباشد.

 گنبدی که در بخش شمالی حیاط مسجد واقع شده و قرینه گنبد خواجه نظام الملک است در سال ۴۸۱ بنا گردیده است. احداث این گنبد را به ابوالغنائم تاج الملک یکی دیگر از وزرای عصر سلجوقی نسبت می دهند.

 ایوان معروف به صفه صاحب که در دوران سلجوقی ساخته شده و تزئینات آن مربوط به عصر قراقویونلو و صفوی است. در این قسمت کتیبه هائی از دورانهای مختلف از جمله صفویان به چشم می خورد.

 ایوان غربی معروف به صفه استاد که در عصر سلجوقی بنا شده و در دوره صفویان با کاشیکاری تزئین شده است . در این صفه علاوه بر خطوط ثلث و نستعلیق که به تاریخ ۱۱۱۲ هجری قمری و در زمان سلطنت شاه سلطان حسین کتابت شده عباراتی به خط بنائی بسیار زیبا و با امضاء محمد امین اصفهانی نوشته شده است.

با مطالعه این عبارات و دقت در خطوط بنائی این ابیات بسیار زیبا مشخص می گردد.چون نامه جرم ما به هم پیچیدند بردند و به میزان عمل سنجیدندبیش از همه کس گناه ما بود ولی ما را به محبت علی بخشیدند.
رو به روی این ایوان، صفه شاگرد قرار دارد که در عصر سلجوقی بنا شده و در قرن هشتم و یازدهم هجری قمری در دوران حکومت ایلخانان و صفویه تزئیناتی به آن اضافه شده است.

این ایوان فاقد تزئینات کاشیکاری است و با مقرنس های آجری تزئین شده است. در این ایوان سنگ مرمر یکپارچه نفیسی است که در اطراف و بالای آن لوحه ها و کتیبه هایی نوشته شده است. در منتهی الیه ضلع شرقی مسجد جمعه صفه عمر واقع شده که کتیبه تاریخی هلال ایوان آن به سلطنت سلطان محمود آل مظفر اشاره می کند. تاریخ این کتیبه ۷۶۸ هجری قمری است و خطاط آن عزیز التقی الحافظ می باشد.

در سقف این صفه خطوط تزئینی و تاریخی به چشم می خورد که با خط بنائی عبارات مذهبی و سازنده بنا به نام مرتضی بن الحسن العباسی الزینبی نوشته شده است . علاوه بر آن در این صفه نام استاد کاران دیگر همچون حسن کاروان کاشیکار و کوهیار الابرقوهی خطاط کتیبه محراب صفه به چشم می خورد.

 در شمال ایوان استاد شبستان کوچکی قرار دارد که زیباترین محراب گچبری مسجد را در بر دارد . این شبستان که به مسجد الجایتو نیز معروف است دارای محرابی است که به مثابه گوهری تابناک از هنر ایرانی در جهان از شهرتی عظیم برخوردار است. بر این محراب زیبا نام سلطان محمد خدابنده ایلخان مشهوری که قبل از تشرف به دین اسلام لقب الجایتو را داشت و بعد از مسلمان شدن خود را خدا بنده نامید و وزیر دانشمند او محمد ساوی و سال ساختمان آن یعنی ۷۱۰ هجری قمری به چشم میخورد.

زیباترین منبر منبت کاری موجود در مسجد جمعه اصفهان نیز در این مسجد قرار دارد که سال ساخت آن ذکر نشده است. از مسجد اولجایتو به شبستان زمستانی بیت الشتاء می رسیم که به موجب کتیبه سر در آن در زمان تیموریان به دستور عماد بن المظفر ورزنه ای ساخته شده است. به همین علت به شبستان عماد نیز معروف است این شبستان با شکوه دارای ستون های قطور کوتاه و اتاقهای خیمه ای شکل است. در وسط هر چشمه طاق یک قطعه سنگ مرمر شفاف نصب شده که نور شبستان را تأ مین میکند.

شبستان جنوب شرقی مسجد که احتمالاً کتابخانه عظیم و مشهور خواجه نظام الملک را در بر داشته در بمباران شهر اصفهان تخریب گردیده که مجدداً به شیوه اول بازسازی شده است.

 این اثر نفیس و با شکوه به علت در بر داشتن نمونه های گوناگون ادوار مختلف اسلامی از نظر فنی و هنری اهمیت بسیاری داشته و از شهرت جهانی برخوردار است. این شهرت و نفاست همه ساله گروه های بی شماری از علاقمندان و پژوهشگران را به خود جلب می کند حاصل این مطالعات، مقالات و رسالات و کتب متعددی است که به وسیله معماران و مهندسین و باستان شناسان مشهور جهان و ایران به رشته تحریر در آمد که اغلب آنها به زبان فارسی ترجمه شده اند.

به طور کلی به همان اندازه که میدان نقش جهان و عمارات تاریخی اطراف آن یاد آورد معماری و هنر دوران صفوی است مسجد جمعه و محلات پیرامون آن افسانه زندگی در عهد سلجوقیان و روزگار پیش از آن را بیان می دارد.

این مسجد، در حقیقت، مجموعه‌اى از ساختمان‌ها و آثار هنرى دوره‌هاى بعد از اسلامِ تاریخ ایران است که یادگارهایى از پادشاهان، وزیران، امیران، بزرگان و بانوان خیّر ایرانى بعد از اسلام را در بر دارد و بخشى از تحولات معمارى دوره‌هاى اسلامیِ تاریخِ ایران را، در مدت هزار سال، نشان مى‌دهد. بخش‌هاى ممتاز و جالب‌ توجه این مسجد بدین قرارند:

 صفه‌هاى کوچک سمت راست دالان ورودى که با ستون‌هاى مدور و گچ‌برى‌هاى زیبا تزئین یافته‌اند و مجموعه‌اى از آثار دورهٔ‌ دیلمى در قرن چهارم هجرى قمرى است.

 گنبد خواجه نظام‌الملک وزیر مشهور ملکشاه سلجوقى که در سال‌هاى ۴۶۵ تا ۴۸۵ هجرى قمرى ساخته شده است. کتیبهٔ کوفى این گنبد که در ضلع جنوبى مسجد واقع شده، حاوى نام پادشاه وقت، ملکشاه و وزیر او خواجه‌ نظام‌الملک است. عنوان ملکشاه در این کتیبه «یمین خلیفه‌اللّه امیرالمؤمنین» ذکر شده است.

خلیفهٔ عباسى در آن زمان «المعتصم باللّه» بوده است. چهل ستونى که در منتهى‌الیه غربى این ضلع واقع شده، از دورهٔ شاه‌عباس اول صفوى است، که در سال ۱۰۱۹ هجرى قمرى به ساختمان‌هاى مسجد افزوده شده است.

 چهل ستون که در سمت چپ دالان ورودى واقع شده و در ساخت آن از سبک ابنیهٔ سلجوقى پیروى شده است، از آثار دورهٔ پادشاهان آل‌مظفر در قرن هشتم هجرى قمرى است.

 ساختمان ایوان جنوبى مسجد از قرن ششم و تزئینات داخل و خارج آن از قرن هشتم، نهم، دهم و یازدهم هجرى قمرى است. دو منارهٔ این ایوان ظاهراً در عهد حسن‌بیک ترکمان افزوده شده است و در دورهٔ این امیر آق‌قویونلو و پادشاهى طهماسب اول و شاه‌‌عباس دوم، تغییرات ضرورى مسجد به انجام رسیده و داخل و خارج این ایوان، با تزئینات کاشى‌کارى آراسته شده است. در بین مقرنس‌هاى تاق این ایوان، نام «ابونصر حسن بهادر» که بانى تعمیرات و الحاقاتى در این مسجد بوده است. در یک لوحهٔ کاشى‌کارى مربوط به سال ۸۸۰ هجرى قمرى ثبت شده است.

 تزئینات کاشى‌کارى اطراف صحن از دورهٔ‌ حسن‌بیک ترکمان معروف به اوزون حسن و از قرن نهم هجرى قمرى است.

 ایوان شرقى مسجد مشخصات معمارى دورهٔ سلجوقى را از قرن ششم به خوبى حفظ کرده است. داخل این ایوان با گچ‌برى‌هاى قرن هشتم آراسته شده و کتیبهٔ کاشى‌‌کارى آن حاکى از تعمیرات در دورهٔ شاه‌ سلیمان صفوى است.

 صفهٔ عمر در شرق این ایوان واقع شده است که در دورهٔ قطب‌الدین محمود، شاه آل‌مظفر، به وسیلهٔ «مرتضى بن الحسن العباسى الزینبی» در محل بناى قدیمى دیگرى ساخته شده است. در دورهٔ حکومت موقتى اشرف افغان تعمیر شده و به دستور او کتیبه و لوحه‌هایى به این صفه افزوده شده است.

 ایوان غربى مسجد که ساختمان آن از قرن ششم هجرى است و با تزئینات کاشى‌کارى آن دوره که بیش‌تر از نوع خطوط بنایى است، آراسته شده است. این ایوان در دورهٔ پادشاهى شاه ‌سلطان حسین صفوى تعمیر و تزئین شده و با کتیبه‌ها و لوحه‌هایى در قالب خطوط مختلف زینت یافته است.

در شمال ایوان غربى، مسجد کوچکى از دورهٔ‌ اولجایتو (ایلخان مسلمان مغول) واقع شده است که محراب عالى گچ‌برى شدهٔ آن در سال ۷۱۰ هجرى قمرى به دستور وزیر ایرانى او «محمد ساوی» ساخته شده و تاق‌هاى آجرى متنوعى دارد. محمد ساوى در سال ۷۱۱ هجرى قمرى بر اثر سعایت بدگویان به دستور اولجایتو کشته شد؛ ولى این اثر ارزندهٔ دورهٔ صدارت او همچنان نام او را در تاریخ جاویدان کرده است. نام استاد حیدر اصفهانى که سازندهٔ این محراب عالى گچ‌برى شده است، نیز در آخر حاشیهٔ کتیبهٔ محراب، بر جاى مانده است.

در غرب ایوان غربى و مسجد اولجایتو، شبستانى از دورهٔ‌ حکومت سلطان محمد بن بایسنقر تیمورى وجود دارد که سال ساختمان ۸۵۱ هجرى قمرى است و بانى آن «عمادبن مظفر ورزنه‌ای» است که از امراى لشکر وى بوده است. کتیبهٔ ثلث زیاى سردرِ این شبستان تاریخى را «سید محمود نقاش» خطاطى کرده است. عمادبن مظفر، مسجد باشکوهى هم در محل تولید خود (ورزنه)، بنا کرده است.

 ایوان شمالى مسجد معروف به صفهٔ درویش از قرن ششم و کتیبهٔ گچ‌برى داخل آن از دورهٔ‌ شاه‌ سلیمان صفوى است. تزئینات کاشى‌کارى نماى خارجى آن از اقدامات ادارهٔ‌ باستان‌شناسى اصفهان در سال‌هاى ۱۳۳۶ و ۱۳۳۷ هجرى شمسى است و به این مناسبت، کتیبه‌اى به خط بنّایى به یادگار گذاشته شده است. در طرفین ایوان شمالى و شمال آن، چهل ستون‌هایى از قرن ششم هجرى موجود است که مخصوصاً چهل‌ ستون شرقى آن تاق‌هاى متعدد با نقوش مختلف آجرى دارد و از قسمت‌هاى جالب این بناى عظیم تاریخى به شمار مى‌رود.

شمالى‌ترین اثر تاریخى مسجد جمعه، گنبد تاج‌الملک مشهور به گنبد خاکى است که بانى آن «ابوالغنائم تاج‌الملک خسرو فیروز شیرازی» وزیر دیگر ملکشاه سلجوقى است. سال ساختمان آن در کتیبهٔ دور گنبد، سال ۴۸۱ هجرى قمرى ذکر شده است و در بین آثار دورهٔ سلجوقى اثر بى‌همتایى به شمار مى‌رود.

در آثار تاریخى موجود در مسجد جمعهٔ اصفهان، غیر از سبک‌هاى مختلف معمارى، ‌ انواع خطوط کوفى، ثلث، بنّایى، نسخ و نستعلیق را به زبان فارسى و عربى، به نثر و به نظم مى‌‌توان مشاهده نمود.

 ساختمان حوض وسط مسجد نیز در زمان سلطنت‌ شاه‌محمد خدابندهٔ صفوى، پدر شاه‌عباس اول، به وسیلهٔ شخصى به نام «یوسف آقا» بنا شده است.