این بنا در مرکز شهر واقع شده و به استناد کتیبه آن حدود سال 1213 ه.ق روزگار حکمرانی عبدالعلی‌خان و مصطفی قلی‌خان میش هم‌زمان با سلطنت فتحعلی شاه قاجار بنا گردیده است. مسجد جامع دارای بنایی ساده و با شکوه، صحن، ایوان، شبستان ستون‌دار و غرفه‌های پیرامون صحن می‌باشد. در اطراف صحن مسجد، چندین غرفه آجری ساده و در ضلع جنوبی آن ایوانی با تزئینات مقرنس و دو شبستان ستون‌دار واقع شده است. این مسجد تا پیش از ساخت و سازهای دهه 80 و 90 سده کنونی، مهم‌ترین ساختمان بافت قدیمی شهر کاشمر به شمار می‌رفت.معماری مسجد نسبتاً ساده و بی پیرایه است، یک صحن با 12 اتاق و یک ایوان با 10 متر پهنا و 15 متر بلندا دارد. محراب مسجد در مرکز ایوان جای دارد که هنر کاشی‌کاری اصفهانی و مقرنس و چند کتیبه قرآنی در آن به دست دو هنرمند ناشناس به کار رفته است.
