大同清真大寺座落在大同城内大西街九楼巷，寺院西向，建筑古朴。门额用汉文雕塑。全寺占地20余亩，面积呈长方形。从寺门到礼拜寺形成一个下坡。全寺院布局紧凑，结构严谨，洁净肃穆。中轴线上有正门、十字穿心楼阁、石桥、礼拜殿，轴线左右有配房、沐浴室等。主体建筑由四组殿堂毗连而成，前为卷棚式抱厦，后为歇山顶和硬山顶两组大厦，一组则为卷棚顶和圆攒尖顶的混合结构。整个建筑外形檐牙起伏，富于变化，既保持着中国古代木构建筑的风格，又具有阿拉伯文化的特点。
据记载，该寺建于唐贞观二年（628年），距今有1200年的历史。现存建筑多为清代遗物。据清乾隆七年（1742）重立《敕建清真寺碑》记载，该寺建于唐贞观二年（628），现存建筑多为清代遗物。在清真大寺的西院内尚有清真女寺。大同清真寺原占地2000多平方米，由于年久失修，各种设施陈旧，已不能满足信教群众活动，与大同历史文化名城不相称。从2008年起，大同市委、市政府把清真寺修缮扩建作为推进古城复兴工程来抓，总投资1700多万元，本着修旧如旧的原则，对原清真寺大殿进行整体落架修复，扩建8000多平方米建筑面积，新增了两个配殿、两个望月楼、扩建两个办公区、一个浴室。目前，整个清真寺占地10000多平方米，布局合理，美观大方，功能，民族特色浓郁。
