İlk yapı muhtemelen I.Alaaddin Keykubat dönemi (1224 civarı )'nde yapılmıştır.Daha sonraları,1247 ve 1274 yıllarında esaslı tamir görmüştür. 
Yapan Ustalar:Tuğla kısımlar;Yakub Bin Ebubekir El-Malati,Hat işleri;Ahmed Bin Yakub,Taş kısımları;Üstad Hüsrev El-Benna tarafından yapılmıştır. 
Anadolu’nun türkleşmesi yaşanırken,bu gelişme sanat ve mimari alanında da devam etmiştir.Malatya Ulu Cami;bu gelişmenin dışında kalarak İran’daki Büyük Selçuklu İmparatorluğu cami mimari geleneğini,Anadolu’da temsil eden tek örnek olarak önem kazanır.Yapının ilk inşasından kısa bir süre sonra başlayıp,sonraki dönemlerde devam eden onarım ve ilâvelerle orijinal halinden önemli değişikliklerin meydana geldiği bilinmektedir. 
Şehir surları içinde kalan ve 34x55 metre boyutlarında olan Ulucami;iki ayrı bölümden ibaret olup,orijinal eyvanlı ve iç avlulu asıl kısım ile kuzeydeki daha sonradan eklenen ikinci bir camii gibi fonksiyon gören ek kuruluştan oluşur.Yapıda, mihrab önü kubbesi,buna bitişik eyvan ve bunun önündeki revaklı iç avlu,plânın esasını teşkil eder.Yan kanatlar, mihrab eksenine paralel uzanan beşik tonuzlu sahınlarla değerlendirilmiştir.Yani doğu-batı doğrultusundadır. 
Yapıda inşa malzemesi olarak taş ve tuğla olmak üzere iki ayrı malzeme kullanılmıştır.Beden duvarları moloz taş ve iç mekândaki destek ve kemerler ile portaller düzgün kesme taştır.Örtü sistemi,tonozlar ile asli durumu koruyan kubbe, eyvan tonozu avlunun batı revakı ve minare tamamen tuğladan inşa edilmiştir.Dışta,yapının bütün cepheleri, sonraki onarımlar sırasında eklenen payandalarla desteklenmiştir. 
Yapıda plânın aslını teşkil eden,mihrab önü kubbesi,buna bitişik eyvan ve eyvanın önündeki 10x14 metre ebadında dikdörtgen plânlı revaklı iç avludur.Eyvan ve kubbe,tuğla yapısı ve çini süslemeleriyle ayrıca dikkati çeker.Avlunun sadece batı revağı,orijinal durumunu kısmen korumuştur. Cami,dıştan daha önce düz toprak damla örtülü iken Vakıflar Genel Müdürlüğü tarafından,toprak dam kaldırılarak yerine kaplamalı çatı yapılmıştır.Caminin güney,doğu,batı olmak üzere üç tane kapısı vardır.Şu anda bunlardan doğu ve batı kapısı ayaktadır ve kullanılmaktadır...