این بنا به دستور میرزا حسن علی خان ملقب به نصیرالملک، که از اعیان و اشراف شیراز بود ، ساخته شد . معماری آن کار محمد حسن معمار بوده است . مدت ساخت آن حدود ۱۲ سال و از سال ۱۲۵۵ تا ۱۲۶۷ خورشیدی به طول انجامیده است . مرمت ، حفظ و نگهداری این بنای باشکوه و ارزشمند با رعایت استانداردهای بین المللی مرمت آثار تاریخی از سال ها پیش توسط موقوفه نصیرالملک به تولیت آقای محمود قوام آغاز شده و همچنان ادامه دارد.
مسجد دارای صحن وسیعی میباشد که در سمت شمال مسجد قرار گرفته است. در ورودی دارای طاق نمایی بزرگ است ، که سقف آن با کاشی های رنگارنگ مزین گشته است . درهای ورودی این مسجد ، دو در بزرگ چوبی است که در بالای آن بر روی سنگ مرمر شعری از شوریده شیرازی به مناسبت سازنده مسجد و سال اتمام آن نوشته شده است . مسجد دارای دو شبستان شرقی و غربی است . شبستان غربی که پوشش آجری دارد و بیشتر بروی آن کار شده و زیباتر است ٬ طاق این شبستان بر روی ستون ها سنگی و با طرح مارپیچ بر روی آن در دو ردیف شش تایی و به تعداد دوازده عدد به نیت دوازده امام قرار گرفته است و همچنین این شبستان دارای هفت درگاه که آن را به صحن مسجد مرتبط میکند ، با هفت در چوبی با شیشه های رنگارنگ میباشد . سنگ تراشی و تزیین این شبستان الهام گرفته شده از مسجد وکیل شیراز است . طاق و دیوارهای این شبستان با کاشی کاری های زیبا تزیین شده است . کف آن با کاشی های فیروزهای و سقف آن با نقش گل و بوته و آیات قرآنی مزین گشته است . این شبستان در واقع شبستان تابستانه محسوب میشود . شبستان شرقی که به زیبایی شبستان غربی نیست ، شبستان زمستانه به حساب می آید ، دارای هفت ستون بدون طرح و ساده است و در یک ردیف در وسط قرار گرفته اند . در جلوی شبستان شرقی ، ایوانی قرار گرفته که با هشت طاق نما از حیاط مجزا گشته است . در آن شبستان دری وجود دارد که به یک چاه آب گشوده میشود . همچنین در این مکان یک حوضچه و یک دالان نیز موجود است .هر دو شبستان بر خلاف معمول به خاطر جهت گیری ساختمان قبله در امتداد محور قبله واقع شده اند.