طرح مسجد، آمیزه‌ای از اصول معماری قاجاری و معماری ایرانی است، که در هندسه و ترکیب اصلی گرایش به پلان پرستشگاه‌های بیزانس دارد. استفاده از منار‌های کوچک را نیز در همین رابطه می‌توان مقایسه کرد.[۵]
بنا دارای تزئینات کاشی‌کاری با زمینه رنگ‌های کرم، فیروزه‌ای و لاجوردی است. بنای اصلی به شکل مکعبآجری شامل دو شبستان و دارای یک گنبد اصلی بزرگ است. همچنین چهار نیم‌ستون آجری بنا که در بالای هریک، گنبد کوچکی قرار دارد از مشخصات بنا است.[۴]
وضعیت امروز
درون مسجد
مسجد فخرالدوله، یکی از مساجد اصلی منطقه بوده و بخشی از هویت شهر تهران محسوب می‌گردد. بنای این مسجد در فهرست آثار ملی ایران قرار دارد. علاوه بر انجام مراسم عبادی، مراسم سیاسی همچون برگزاری انتخابات نیز در این مسجد صورت می‌پذیرد.[۶]
