این بنا دو حاشیه شرقی خیابان تختی و چند صد متری میدان امام شهرستان همدان واقع گردیده و بنای اولیه آن با توجه به محراب قدیمی، از آثار دوره ایلخانی است که در دوره های بعد چندین بار تجدید بنا گردیده؛ به طوری که بخش قدیمی بنای کنونی، ازآثار اواخر دوره قاجاریه است . اثر ارزشمند و قابل توجه این مسجد، محرابی سنگی به ابعاد ۱۸۰×۲۲۰ سانتی متر است که به صورت یکپارچه از سنگ (خاقانی) شتری تراشیده شده است . محراب مزبور، از نظر فرم کلی، جزء گروه محراب های دوطاقنمای با قوس جناغی است که ویژه عصو ایلخانی است و گرداگرد آن را قابی مستطیلی در برگرفته است . این قاب در زمینه ای از نقوش اسلیمی مشتمل بر کتیبه ای قرآنی به خط ثلث است . متأسفانه بخش هایی از کتیبه مزبور، به خصوص در پیشانی محراب و قسمت پایانی آن که به احتمال زیاد تاریخ ساخت اثر را در بر داشته، از بین رفته است . دومین کتیبه محراب که طاقنمای بزرگتر را گرداگرد در برمی گیرد، به خط شبیه نسخ مشتمل بر آیات قرآنی است که بخش اعظم آن تخریب شده است . علاوه بر دو کتیبه مزبور، کتیبه دیگری نیز به خط کوفی، پیشانی قوس جناغی طاقنمای اصلی محراب را می پوشاند که به دلیل رسوب گذاری بسیار گسترده، قابل خواندن نیست . در لچکی های دو طرف طاقنمای اصلی محراب، دو فرورفتگی مدور دیده می شود که با توجه به نمونه های مشابه آن، بی شک محل تزیین قبه مانندی بوده است . دو طرف طاقنماهای محراب، با دو ستون نما با سرستون های گلدانی شکل نماسازی شده است . اسپر طاقنماهای دوگانه محراب نیز دارای مقرنس کاری بسیار هنرمندا نه ای است که از جهت فرم و شیوه کار، به مقرنس های عصر ایلخانی بسیار نزدیک است و یادآور مقرنس های گچی محراب مسجد جامع فریومد- مربوط به اوایل قرن ۷ ه-. ق – است . با توجه به مطالب ذکر شده به نظر می رسد که محراب مربوط به بنای دوره ایلخانی بوده که در تجدید بناهای مکرر مسجد، دگربار مورد استفاده قرار گرفته است . این بنا در گذشته هایی نه چندان دور، به مسجد محراب سنگی مشهور بوده است .