Üç Şerefeli Cami, 2. Murat dönemindeki imar hareketlerinin eşsiz bir örneği olarak 1438-1447 yılları arasında yaptırılmıştır.
Caminin mimarına dair kesin bir bilgi bulunmamaktadır.
Rıfat Osman’ın Edirne Sarayları adlı eserinde ise mimarının Amasyalı Ata olduğu ifade edilmektedir.
Üç Şerefeli Cami, Osmanlı cami mimarisinde çok kubbeli ulu camiler planından ayrılarak tüm mekanı kaplayan merkezi kubbeye geçişin ilk örneği olması bakımından Türk-İslam mimarisinde çok önemli bir yere sahiptir.
İstanbul’daki birçok ünlü caminin kubbesinden daha büyük olan Üç Şerefeli’nin ikisi bağımsız ortada yer alan altıgen formlu payeye,
dördü de duvar payesi olmak üzere 6 desteğe oturan merkezi kubbesi büyük bir dikdörtgen alanı örtmektedir.
Caminin bu geometrik tasarımı Mimar Sinan’ın birçok altıgen çardaklı yapısı için prototip oluşturmuştur.
Cami, Osmanlı Mimari Tarihi’nin ilk büyük revaklı avlusuna sahiptir. Bu avlu, Osmanlı mimarisinin bu konudaki ilk denemesidir.