大同清真大寺为山西境内两座清真古寺之一。位于大同城内大西街九楼巷，寺内乾隆七年(1742年)重立《敕建清真寺碑》称始建于唐贞观二年(628年)，已有一千二百多年的历史。它比北京穆斯林进行礼拜、聚礼和节日活动的中心，中国伊斯兰教协会所在地东四清真寺（又名法明寺）要早六百七十年。
现主体建筑礼拜大殿由四组殿堂组成，前为卷棚式抱厦，主体为歇山顶和硬山顶两组殿宇，最后为卷棚顶和圆攒尖顶混合式赛殿，建筑面积490平方米，外观飞橹翘角，雄壮华丽，为典型的明清时期清真寺大殿建筑风格，门楣悬挂以“麦斯吉德”和“台思迷”为内容的阿拉伯文匾额．另有配房、沐浴室等，全寺建筑总面积400O平方米，工程结构在和谐对称之上有独到之处，工艺精湛，历史上曾是大同市一大名胜。寺内现存有1尊大明紫铜香炉等文物，卧益夫寺产有市内街道铺面1座7间、民用院5座39间，租金收入供寺内开销。大同市现有穆斯林7300余人，均为回族。
礼拜大殿面积达二十余间，大殿正中央，面对麦加方向的一堵墙壁称为“米赫拉布”——壁龛，墙的中心位置设有标记，是教长站立的地方。最初，标记是在地上插一枝标枪，后来人们在墙上画一穹形壁，上刻有古兰经经文，形象生动，典雅清新。西北墙设有主持宗教仪式的演讲台，这是伊斯兰教礼拜殿特有的陈设。殿内中间有三个穹形门，是典型的阿拉伯建筑式样。大殿穹顶为砖瓦结构，不用一根木梁。大殿殿顶中央是一座八角形的“八卦橡顶”，是传统的木结构形式。外形象一座实壁圆亭，上铺琉璃瓦，在阳光之下，金光耀眼，古朴宏丽，给人以肃穆之感。大殿顶部还有类似中国寺院的“藻井装饰”，其中又揉合了佛教文化。整个礼拜殿内除了圆形装饰性阿拉伯文外，别无它物。这是伊斯兰寺院不同于佛寺、道观、基督教的又一独特之处。大殿内既没有塑像，也没有画像和其他装饰图案。这是因为伊斯兰教信仰：“万物非主、惟有安拉，穆罕默德是主的使者”的缘故。安拉无形象、无如何、无比拟，无时不在，无所不在，没有具体形象。穆罕默德是伊斯兰教的创始人，他说；“我同大家一样，是人而不是神”。所以，所有的清真大寺都没有穆罕默德的形象。正殿隔墙书写着伊斯兰教经文和穆罕默德语录。整个大厅铺满了羊毛细毡，供穆斯林礼拜时使用。人们进殿时，必须把鞋脱在门外，方可进入。大殿坐西向东，是因为穆斯林做礼拜时，人们必须面向麦加方向。麦加在沙特阿拉伯，位于中国西方，大殿的门朝东，人们背着门，正好面向西方。大殿前，是一个空厅，南北两厢放置着十几块中国古式石碑，详细记载着清真大寺的历史及历代捐银维修状况。其中以清代、民国石碑居多，这些碑刻，是珍贵的古代和近代文字资料。
清真寺坐西向东，门额用汉文雕凿，原有一方“犀牛望月”的图案，两边镶有对称的六块阿拉伯文石匾，上书《古兰经》中穆罕默德的遗教。现已不存。“清真”是伊斯兰教义中“洁净无染”，“真事独一”的意思。而伊斯兰则是服从真主的一切命令的意思。伊斯兰教徒信仰唯一的主宰“安拉”，中国穆斯林（也叫穆民）称“真主”。“安拉”独一无二，可谓“清真”，故我国称伊斯兰教寺院为“清真寺”，又名“礼拜寺”。大同清真寺占地二十余亩，面积呈长方形。从寺门到礼拜殿形成一个下坡。整个寺院布局合理，结构严谨，清净肃穆。寺内的建筑物广泛吸收了具有阿拉伯和中国古典文化特点的建筑风格，把二者巧妙地揉合在一起，是一座中国和阿拉伯文化相结合的典型建筑。
礼拜大殿是清真大寺的中心，也是寺中最宏伟高大的建筑。其它一切建筑皆围绕大殿设立。大殿正门原有木匾两块，一块是用阿拉伯文书写；“礼拜殿是安拉的天房”；另一块是清康熙皇帝御赐的“金匾”，上写“穆民永乐”。此匾现已不存。
2020年6月2日，入选山西省民族团结进步模范集体候选对象名单。
除大殿外，还有石桥、渗水池、省心楼、南北讲堂、浴室等建筑，均被认为是明末清初时所建。清真寺设浴室，也是不同于任何其它寺院的又一独特之处。伊斯兰教讲五功（念、礼、斋、课、朝），礼拜是五功之一。礼拜前按教规，祈祷者应洗手、洗脸、洗脚、洗全身，称“大净”、“小净”。浴室结构和洗浴的方法也很别致，每人一格，以一把特大铜壶充放温水淋浴。
