Kanuni Sultan Süleyman’ın genç yaşta ölen oğlu Şehzade Mehmet adına Mimar Sinan tarafından yapılmıştır.
Kanuni Sultan Süleyman’ın ve Osmanlı İmparatorluğu’nun en parlak devrinin büyük mimarı Mimar Sinan, Şehzade Camii ve külliyesini 1544-48 tarihleri arasında dört yılda tamamlamıştır. Koca Sinan daha sonraları yaptığı bir değerlendirmede “Şehzade çıraklık, Süleymaniye kalfalık, Edirne Selimiye de ustalık eserimdir” diyecektir. İşte Şehzade Camii Sinan’ın mimari dehasındaki ana devirler olan bu üç abide eserin ilk basamağıdır.
Yarım kubbe problemini ilk defa ele aldığı bu camide Mimar Sinan dört yarım kubbeli ideal bir merkezi yapı meydana getirip, Rönesans mimarlarının rüyasını gerçekleştirmiştir. Cami kare planlı olup, üstü yarım küre şeklinde bir büyük kubbe ve bunun etrafında dört yarım kubbeyle örtülmüştür. Dört köşede yarım küre, dört de küçük kubbe vardır. Bütün kubbeler dört büyük fil ayağı üzerine oturur. Mimar Sinan’ın eserlerinde görülen sadelik ve tezyinat bu camide de görülür.
Şehzade Camii’nin büyük dış avlusu altı kapılıdır. Caminin cümle kapısı duvarının iki yanındaki ikişer şerefeli çift minaresi yapının en dikkat çeken bölümlerindendir. Diğer cami ve minarelerdeki sadelik burada yoktur. Koca Sinan’ın bu minarelerdeki tezyinatı emsalsizdir.
Dört yarım kubbe ile desteklenen bir merkezi kubbe ile örtülüdür. “Kare içine oturan haçvari plan tipolojisinin Osmanlı mimari geleneği çerçevesindeki gelişiminin son noktasıdır. Bu gelişimin bir önceki adımları Edirne’deki Üç Şerefeli Cami, eski Fatih Camisi ve Üsküdar’daki Mihrimah Sultan camilerinde görülür.”
Mimar Sinan daha sonra inşa ettiği Süleymaniye ve Selimiye camilerinde Şehzade Camisi’nden daha ileri mimari çözümlemelere ulaşmışsa da, Şehzade Camisi plan şeması Sultanahmet Camisi, Yeni Cami gibi 17. yüzyıl camilerinde beğenilerek kullanılmıştır.
Şehzade Camisi’nde şadırvan avlusu ve cami kitlesi iki eş karedir. “Kubbe çapı 19 m, kubbenin zeminden yüksekliği 37 m dir. Merkezi kubbe pandantifli kare bir baldaken oluşturur.¹” Kubbeyi taşıyan dört ayakların çok fazla yer kaplamamasıyla mekan bütünlüğü sağlanmaya çalışılmıştır. Örtü, yarım kubbeler ve eksedralarla yapı kanatlarına ulaşır. Dışarıda, büyük orta kubbenin oturduğu kare kısmın dört köşesine ve yarım kubbelerin yanlarına dört ağırlık kubbesi konularak kemerlerin açılması önlenmiştir. Bunlar camiye aynı zamanda kademe kademe yükselme vermiştir. Yan galeriler yoktur ve böylece mekân daha fazla bir bütünlük kazanmıştır. Sadece hünkar ve müezzin için küçük birer mahfil bulunur. “Örtünün eğrileri ile planın doğruları küresel geçit öğeleri ve mukarnaslarla birbirleriyle buluşurlar. Masif duvarların yerine Osmanlı mimarlığında ilk kez dış mimaride revak kullanılmıştı. Yan revaklar iki kareden oluşan harem ve avlu planına bir ek olarak akıtılmıştır ve avlu yönünde minareler sonlanır.” İkişer şerefeli bu minareler oldukça zarif bezemeye sahiptir.
Şehzade Cami’sinin simetrik modülasyonu avluda da kendini gösterir. “Şadırvan avlusu da cami gibi 5×5 modüle bölünmüştür. Kubbe açıklığına eşit olan açık bölüm 3×3 modül olarak açık bırakılmıştır. Kubbe büyüklükleri ve yükseklikleri aynıdır. Osmanlı mimarlığının en dengeli avlularından biridir.¹” Merkezde bulunan sekizgen şadırvan yaklaşık bir modül büyüklüğündedir. Revak kubbelerinin büyüklükleri birbirine eşit, yükseklikleri birbirine eştir ve hemen cami planındaki köşe kubbelerle aynı büyüklüktedir. “Bu yüzden Şehzade Cami avlusu Beyazıt Cami avlusu ile birlikte Osmanlı Mimarisinde bulunan en dengeli ve güzel avlularından biri sayılır.” Mermer ve somaki kaidelere oturan revak sütunları 12 adettir. Revakları örten kubbelerin sayısı da 16’dır.
“Bezeme özellikleri açısından özgün bir yapıdır. 15. yüzyıldan itibaren başlayan yalınlaşma eğiliminin dışına çıkmıştır. Çok renkliliğin vurgulanışı, yapının dış profillerine getirilen bezemesel ögeler, minarelerin yüzey bezemeleriyle benzersiz yapıdır. Mihrap, minber ve müezzin mahfili mermerdendir.”