Yıldırım Bayezid tarafından, Niğbolu Zaferi sonrasında 1396 yılında yapımına başlanılan ve 1399 yılında tamamlanan Ulu Cami, günümüzde şehrin merkezi durumundaki Atatürk Caddesi üzerinde bulunmaktadır. Cami zaman içerisinde istila, deprem, yangın gibi felaketlerden oldukça zarar görmüş ve çeşitli onarımlar geçirmiştir. Dikdörtgen bir plana sahip olan Ulu Camii aynı zamanda Erken Dönem Osmanlı Mimarisi, çok kubbeli camileri arasında en büyük ve en anıtsalı olma özelliğine de sahiptir. Yirmi kubbe ile örtülü olan caminin orta kısmındaki kubbesinin üstü camlı olup, altında onaltı köşeli büyük mermer bir şadırvan bulunmaktadır. Bir söylenceye göre Niğbolu Zaferi sonrasında Yıldırım Bayezid şehre 20 cami yapılmasını istemiş ancak Emir Sultan Hazretleri yeni oluşan şehirde 20 caminin fazla olacağı düşüncesiyle, 20 kubbeli bir caminin daha uygun olacağını Yıldırım Bayezid’e bildirmiştir. Hatırı sayılır bir kişi olan Emir Sultan Hazretleri’nin bu fikri, Yıldırım Bayezid tarafından da uygun görüldükten sonra caminin yapımına başlanmıştır. Caminin doğu, batı ve kuzey cephelerinde olmak üzere üç kapısı bulunmaktadır. İki minaresinden batıda olanı Yıldırım Bayezid tarafından yaptırılmıştır.
Kündekari tekniği ile Antepli Hacı Mehmed bin Abdülaziz ed-Devvaki tarafından yapılmış olan minber, caminin en özgün ve en güzel eserlerinden biri olup, eşine az rastlanılır bir sanat eseridir. Minberin doğu yakasında güneş sistemi, batı yakasında ise galaksi sistemi yer alırken evrenin kül olarak tasvir edildiği ileri sürülür. Ayrıca gezegenlerin büyüklük oranları ve yörüngeleri gerçek oranlarla örtüşür. Mihrabı ise, 1571 yılında Mehmed Usta tarafından yaptırılmıştır.
Ulu Cami içinde 19.yy.’ın ikinci yarısında ve 20.yy.’ın başlarında duvarlara yazılmış olduğu tespit edilen 192 adet yazı, hat sanatının özgün örnekleri arasında gösterilmektedir.
