بنای مسجد شاه که در جنوب میدان شاه ، از ابنیه زمان شاه عباس اول صفوی است که در فاصله سالهای 1021 تا 1040 هجری قمری ساخته شده، ساختمان این مسجد از لحاظ معماری و کاشیکاری و حجاری و عظمت گنبد و منارههای بلند آن از شاهکارهای قرن یازدهم هجری بشمار میرود، تزئینات کاشیکاری مسجد شاه در زمان جانشینان شاه عباس بتدریج تکمیل شده است، کتیبه سردر اصلی مسجد بر روی کاشی معرق و بخط ثلث علیرضا عباسی و مورخ 1025 هجری میباشد، در زیر این کتیبه ، کتیبه دیگری بخط ثلث نصب شده که معرف نام بنا « استاد علی اکبر اصفهانی » و مباشر ساختمان مسجد بنام « محب علی بیگالله» میباشد . در سردر و جلوخان مسجد کتیبه های دیگری نیز جلب توجه می نمایند . کاشیکاری معرق و خشتی هفت رنگ آن با پیچ فیروزه کاشی و مقرنس های درون سردر جزء زیباترین هنر کاشیکاری عهد صفوی بشمار میرود . دو مناره کاشیکاری مرتفع سردر دارای کتیبه هایی نیز میباشد. 

در نقره مسجر دارای اشعاری بفارسی از دوران شاه صفی است، که بنا بحساب حروف ابجد متعلق بسال 1046 هجری قمری است. در دهلیز زیبای مسجد سنگاب بزرگ تاریخی واقع شده ، این مسجد جزء مساجد چهار ایوانی است، کتیبه ایوان بزرگ و گنبد عظیم آن بخط عبدالباقی تبریزی است، در زیر گنبد و بر بالای محراب کتیبه ای بخط محمد صالح اصفهانی بتاریخ 1038 هجری نقر شده، کتیبه های متعدد دیگری در چهلستون شرقی و گنبد جنوبی و سایر قسمتهای مسجد بر روی کاشی معرق و خشت نوشته شده، بر روی سنگاب چهلستون غربی کتیبه منظومی بخط نستعلیق نفر گردیده که متعلق بزمان شاه سلیمان صفوی و مورخ بسال 1095 هجری است.

در این مسجد فرامین متعددی از دوران شاه عباس اول بر روی الواح سنگی نقر گردیده و نصب شده است. در دو زاویه صحن مسجد بنای دو مدرسه سلیمانی و ناصری جلب توجه می نماید، مدرسه سلیمانی متعلق بزمان شاه سلیمان صفوی و مورخ بسال 1078 هجری است- مدرسه دیگر که بنای آنهم متعلق بدوره صفوی است بعلت تعمیراتی که در زمان ناصرالدین شاه قاجار در آن بعمل آمده بنام ناصری شهرت یافته،  در این مدرسه دو تاریخ سال 1077 و 1095 هجری ثبت میباشد. گنبد عظیم کاشیکاری دو پوشه مسجد شاه و دو مناره مرتفع ( ارتفاع این دو مناره 48 متر میباشد) جنبین آن دارای کتیبه هایی نیز میباشد ، تاریخ پایان کتیبه گنبد سال 1037 هجری است . بلندی گنبد در حدود 54 متر است ، حد فاصل ما بین دو جدار داخلی و خارجی گنبد دو پوشه بطور تقریب در حدود 15 متر میباشد. در این مسجد فرامین و الواحی از زمان قاجار نصب شد است. همچنین لوحه ای که حاکی از تعمیرات کلی گنبد و کتیبه ایوان بزرگ و سایر اصلاحات آن در عصر درخشان سلطنت اعلیحضرت همایون محمد رضا شاه پهلوی شاهنشاه آریامهر و مورخ بسال 1328 خورشیدی میباشد در مسجد نصب شده است.