Соборная мечеть с Большим минаретом была главной частью целого архитектурного ансамбля — он располагался в политико-административном центре города Булгара. Помимо культового сооружения, в ансамбль входили Восточный и Северный мавзолеи. Рядом располагались рынок и ювелирная мануфактура.

Возвели мечеть во второй половине XIII века по приказу ордынского хана Батыя. Соборная мечеть символизировала могущество и потенциал Булгарского улуса Золотой Орды (так называли завоеванную Волжскую Булгарию). Размеры здания были внушительными: в основании — 32 на 34 метра. Специалисты установили, что изначально сооружение имело деревянную кровлю, которую поддерживали 24 колонны.

В южной части располагался михраб — ниша в стене мечети, указывающая направление на Мекку. Обычно она имеет арочную форму, михраб украшают орнаментом и резьбой.

За всю историю существования мечеть неоднократно реставрировали и перестраивали. Ее возвели из известняка. Его привозили с территории современного села Сюкеево, расположенного на правом берегу Волги. В процессе реконструкции угловые минареты облицовывали туфом — вулканическим камнем. Деревянные элементы были заменены на каменные. Кроме того, в XIV веке появились окна и двери, наружные ниши и даже дополнительные угловые башни.

Первую реставрацию здесь начали проводить по приказу Петра I. В 1841 году из-за старого подкопа кладоискателей обрушился Большой минарет.

В наши дни архитектурный памятник представляет собой открытую площадку. От северной фасадной части сохранилось несколько элементов с богатым орнаментом. Их удалось обнаружить в 60-х годах прошлого века во время раскопок. Два из найденных образцов хранятся в Музее Болгарской цивилизации. Еще один камень был обнаружен в культурном слое в районе михрабной ниши. Все компоненты объединяет особый орнамент — его называют «узлами счастья». Форма у камней разная: образцы с арочной кривой были установлены в михрабной нише, другие же камни с широким основанием и без изгиба украшали северную часть Соборной мечети.