1443-1447 yılları arasında, Sultan II. Murat yaptırmıştır. Cami Osmanlı sanatında erken ile klasik dönem üslubu arasında yer alır. Burada ilk kez uygulanan bir planla karşılaşılmaktadır. 24 metre çapındaki büyük merkezî kubbe, ikisi paye, dördü duvar payesi olmak üzere altı dayanağa oturur. Yanlarda daha küçük ikişer kubbe ile örtülü kare bölümler vardır. Yapı, bir yenilik olarak, enine dikdörtgen bir yapıdır.

Böylece enine gelişen mekâna ulaşılmak istenmiştir. Mimar Sinan, bu planı İstanbul camilerinde daha gelişmiş biçimiyle uygulamıştır. Ayrıca, Osmanlı mimarisinde revaklı avlu ilk kez bu camide kullanılmıştır. Avlunun dört köşelerine minareler yerleştirilmiştir. Üç Şerefeli Cami, bu özellikleriyle sonraki camilere öncü olan anıtsal bir yapıdır. Basamaklı üç kapıdan girilen avlunun sütunları, serpantinli breş, granit ve mermerdendir. Avlu pencerelerinden ikisinin alınlıkları çini süslemedir. Lacivert ve ak renkli çiniler, “bitkisel kıvrık dal” bordürü ile çevrilidir. Burada Sultan II. Murat’ın adı geçmektedir. Revak kubbelerindeki özgün kalem işleri, Osmanlı camilerindeki en eski örneklerdir. Camiye adını veren üç şerefeli anıtsal minare, 67,62 metre yüksekliğindedir. Her şerefeye ayrı yollardan çıkılması ilgi çekicidir. Minare gölgesi kırmızı taştan zikzaklar ve ak karelerle devinim kazanmıştır.

Üç Şerefeli Cami’nin süslemeleri de ilgi çekicidir. Taç kapı, yan kapılar, minareler, sütun başlıkları ve pencerelerde mermerin yanısıra beyaz ve kiremit rengi taş kullanılmıştır. Taç kapıda mukarnaslar ve rumiler göze çarpar. Büyük kubbede, yan ve avlu revaklarında lacivert, kırmızı, beyaz ve sarı renkte kalem işleri vardır. Süslemelerde yazı kuşakları, rumi, palmet, lotus motifleri görülür. Kubbe peteği ve pandantiflerde de rokoko süslemeler vardır.