Külliye 16 adet medrese, darüşşifa (hastane), tabhane (konukevi) imarethane (aşevi), kütüphane ve hamam bulunmaktadır. Şehrin yedi tepesinden birinde inşa edilmiştir. Cami 1766 depreminde yıkıldıktan sonra onarılarak 1771'de bugünkü halini almıştır. 1999 Gölcük Depreminde zemininde kaymalar tespit edilen camide 2008 yılında Vakıflar Genel Müdürlüğü tarafından zemin güçlendirme ve restorasyon çalışmalarına başlandı ve 2012 yılında ibadete açılmıştır.

Mimar Atik Sinan'ın eseri olan külliyenin yerinde, Bizans zamanında Havariyun adlı bir kilise bulunduğu ve külliyenin de bu kilisenin harabesi üzerine bina edildiği bilinmektedir.Bizans imparatorlarının bu tepede gömüldüğüne inanılır. Ayrıca; külliyenin mimari çizgilerine bakıldığında Bizans mimarisinden uzak olduğu ve Türk mimari geleneğinin gelişmiş bir örneği olduğu dikkat çekmektedir.

Fethin ardından bu bina Patrikhane kilisesi olarak kullanılmıştı. Fatih Sultan Mehmet buraya cami ve külliye inşa etmek isteyince patrikhane Pammakaristos Manastırı'na taşınmıştır.

Yapımına 1462 yılında başlanmış ve 1470 yılında tamamlanmıştır. Mimarı, Sinaüddin Yusuf bin Abdullah'tır (Atik Sinan). Cami 1509 İstanbul depreminde büyük hasar görmüş ve II. Bayezid döneminde onarılmıştır. 1766 yılında yaşanan bir depremden dolayı harabe haline geldiği için Sultan III. Mustafa, 1767 ve 1771 yılları arasında camiyi Mimar Mehmed Tahir Ağa'ya tamir ettirdi. Bu nedenle cami orijinal görünümünü kaybetmiştir. 29 Ocak 1932'de ilk Türkçe ezan bu camide okunmuştur.

Caminin ilk inşasından bugün sadece şadırvan avlusunun üç duvarı, şadırvan, tac kapı, mihrap, birinci şerefeye kadar minareler ve çevre duvarının bir kısmı kalmıştır. Şadırvan avlusunda, kıble duvarına paralel olan revak diğer üç yönden daha yüksektir. Kubbelerin dış kasnakları sekiz köşelidir ve kemerlere oturur. Kemerler genellikle kırmızı taş ve beyaz mermerlerle işlenmiş, yalnız mihverdekilere yeşil taş kullanılmıştır. Alt ve üst pencerelerin etrafı geniş silmelerle çevrelenmiştir. Söveler mermerdendir ve gayet geniş, kuvvetli silmelerle belirtilmiştir.

Demir parmaklıklar, kalın demirden ve topuzludur. Revak sütunlarının sekizi yeşil Eğriboz, ikisi pembe, ikisi esmer granitten, son cemaat yerindekilerin bazıları ise mısır granitindendir. Başlıklar tamamen mermerden ve hepsi istalaktitlidir. Kaideler de mermerdir. Avlunun biri kıblede, ikisi yanda üç kapısı vardır. Şadırvan sekiz köşelidir. Mihrabın yaşmağı istalaktitlidir. Hücre köşeleri yeşil direkli, kum saatleri ile süslü ve üstü zarif bir taçla biter. Yaşmağın üzerinde tek satırlık bir ayet vardır. On iki dilimli olan minare, cami ile büyük bir ahenkle birleşmiştir. Çinili levhalar son cemaat duvarının sağ ve solundaki pencere aylarındadır.

Başta Fatih Sultan Mehmed'in türbesi olmak üzere, Osmanlı tarihinin bir çok önemli isminin mezarı buradadır. Fatih'in eşi ve II. Bayezid'in annesi Gülbahar Valide Sultan'ın, "Plevne Kahramanı" Gazi Osman Paşa'nın, ve mesnevi şarihi Abidin Paşa'nın türbeleri hazirededir. Sadrazamlar, Şeyhülislamlar, müşirler ve pek çok ilim adamının mezarlarının burada olması, Osmanlı protokolünün adeta törendeymiş gibi bir arada görülmesine imkân vermektedir.

Osmanlı kültürünün İstanbul üzerindeki etkisini artıran bu kültür ve ibadet mekânının tabhanesi, hamamı ve çarşısı; külliyenin günümüze ulaşamamış diğer yapılarıdır.