Первые работы по строительству были начаты в 1562 году, а уже в 1565 строительство мечети было полностью завершено. Несколько раз, а именно в 1719, 1766 и 1814 годах, мечеть сильно пострадала от землетрясений. В результате сильнейших землетрясений 1894 и 1999 годов у мечети были разрушены минарет и купол.
Вопреки внушительному размеру, Михримах Султан выглядит невесомой и утонченной. Подобный результат архитектору удалось достичь полностью отказавшись от внутренних колонн. Лучи солнца внутрь мечети проходят через окна расположенные в куполе на три яруса.
Главный купол выполнен традиционными орнаментами. В следствии ажурности рисунка своды выглядят как будто роскошная скатерть.
Колонны у основного входа созданы из мрамора и гранита. Двери и оконные ставни — из ценных пород дерева, с вставками элементов из перламутра и слоновой костью. Декоративных составляющих в дизайне мечети использовано в достаточном количестве, но они абсолютно не «перегружают» ее убранство. Даже необычные люстры, которые достигают чуть ли не пола совершенно «не давят» на внутренний интерьер. У мечети есть окна — витражные. Основной портал сделан из гранитных и мраморных колонн.
В интерьере мечети выделяется минбар вырезанный из мрамора. Двери и оконные рамы изготовлены из дерева, с обрамлением перламутра и слоновой костью.
Кроме основного здания в архитектурный ансамбль, общей площадью 1100 квадратных метров входят: медресе, хамам, тюрбе и торговые лавки, сдаваемые в аренду, плата за их аренду шла на основные потребности мечети. В непосредственной близости от мечети расположен фонтан для омовения.
В ходу романтическая легенда о том, что архитектор Синан построил эту мечеть, чтобы впечатлить принцессу Михримах, уж больно она ему нравилась, но это чувство, увы, было безответно. По этой причине Синан нарушил все каноны архитектуры, сделав единственный высокий и тонкий минарет мечети, как символ неразделенной любви. По местной легенде 21 марта, в день рождения Михримах, имя которой переводится «Солнце и луна», благодаря мечети, можно увидеть как луна заменяет солнце в память о Михримах.