1967'de inşaatına başladı ve Türkiye Diyanet Vakfı tarafından 1987'de yapımı tamamlanarak ibadete açıldı.

4500 m². 'lik bir alan üzerinde inşa edilen caminin alt kısmında konferans salonu,kütüphane,otopark,ticarethane ve idari birimler bulunmaktadır.Mimar Sinan'ın geliştirdiği mimari üsluba bağlı kalınarak inşa edilen Kocatepe Camii'nin ana mekânı 4 fil ayağı üzerine oturan bir merkezi kubbe ile dört yarım kubbeden oluşur.Caminin 88 m.uzunluğunda 4 minaresi vardır.Minarelerin şerefelerine hem asansörle hem de merdivenle çıkılır.Camideki yazılar Hamit Aytaç ve Mahmut Öncü tarafından,konferans salonundaki yazılar ise Emin Barın tarafından yazılmıştır.Caminin halı desenleri Afyon Ulucamii'ndeki halı desenleri göz önüne alınarak hazırlanmıştır.Caminin avizeleri,mihrabı,minberi, kapıları,çinileri ve mermerleri özel olarak tasarlanmış ve ince bir işçilikle yapılmıştır.İç tezyinatta Klasik Osmanlı Mimarisi örnek alınmış,malzeme olarak çini,mermer,sarı maden,altın varak ve özel boyalar kullanılmıştır...