بنای مسجد جامع اردستان در مرکز محله محال اردستان واقع شده و از کهن ‌ترین مساجد ایران است که براساس بررسی های صورت گرفته بنای اولیه آن ، مربوط به قرون اولیه اسلامی است و در دوره سلجوقی تجدید بنا و در دوره های دیگر، بخش‌های مختلفی به آن اضافه شده است. براساس بررسی‌های باستان ‌شناسی، مسجد جامع اولیه اردستان، بین اواخر قرن دوم هجری تا نیمه اول قرن چهارم هجری، بر روی بقایای ساختمان‌های بزرگ خشتی ـ احتمالاً از دوره ساسانی ـ ساخته شده است. در نیمه دوم قرن ششم هجری، با تخریب بخشی از شبستان جنوبی مسجد اولیه، گنبدخانه کنونی بنیاد شده و چندی بعد از آن، ایوان جنوبی و رواق‌های متصل به آن ساخته شده‌اند. 

مسجد اولیه با نقشه شبستانی ستون دار، دارای صحن مرکزی تقریباً به اندازه صحن فعلی شبستان‌های ستوندار در چهار جانب صحن، دیوار خشتی محصور کننده و سردر بوده است. شبستان‌های جنوبی و شمالی مسجد دارای پنج دهانه عریض به طرف صحن و سه چشمه عمق و شبستان‌های خاوری و باختری دارای شش دهانه کم عرض‌تر به طرف صحن و دو چشمه عمق بوده‌اند. از نقطه نظر ساختمانی، ستون‌ها دارای تفاوت‌های مشخصی بوده‌اند که به نظر می‌آید به خاطر وجود دوره های مختلف ساختمانی باشد. در گوشه شمال باختری مسجد، ساختمان کوچک و مجزایی ـ در فصل مشترک مسجد و مدرسه ـ قرار دارد که نمازخانه‌ای هم زمان با مسجد اولیه بوده است.

بنای کنونی مسجد با طرح چهار ایوانی در کنار بناهای قدیمی دیگری چون حسینیه، آب انبار، مدرسه علمیه، کاروان سرا و بازارچه قرار گرفته و مشتمل بر سردر، صحن، ایوان‌های چهارگانه، گنبدخانه، شبستان‌های متعدد، رواق، بخش‌های زیرزمینی و کتیبه های تاریخی و تزیینات نفیس است.

صحن مسجد به ابعاد 84/20×10/25 متر با ایوان‌ها و غرفه های دو طبقه در برگرفته شده است. ایوان جنوبی صحن با طاق گهواره‌ای و تزیینات بسیار زیبای گچ بری و آجرکاری و کتیبه نفیس و تاریخی مربوط به دوره سلجوقی مهمترین ایوان مسجد است. متأسفانه قسمت عمده تزیینات ایوان فروریخته، با این حال، کتیبه تاریخی آن تقریباً سالم باقی مانده است.