مجموعه حاضر همچون موزه عظیمی، معرف روند تحول و تکامل معماری ایران در دوره اسلامی و حتی پیش از آن است، چراکه کاوش‌های باستان‌شناسی نشان از آن دارد که احتمالاً این مسجد پیش از اسلام هم، مرکز مذهبی مهم شهر بوده و به‌صورت یکی از آتشکده‌های شهر اصفهان کاربری داشته است. کشف یک پاستون، با تزئینات دوره ساسانیان، در منطقه شمالی مسجد، وجود بنایی قبل از اسلام را تأیید می‌کند. درباره تاریخچه تغییر و تحولات مسجد اختلاف نظرهایی وجود دارد، ولی به نظر می‌آید ساخت مسجد جامع به قرون اولیه هجری و در زمان عباسیان بوده که در قرن سوم هجری محراب آن تخریب و جهت قبله آن اصلاح شده است. سیمای فعلی مسجد عمدتاً مربوط به اقدامات دوره سلجوقی است، اما تعمیرات و الحاقات آن به دوران‌های بعد به‌خصوص عصر صفویان مربوط می‌شود.
