这座寺院，南北宽50米，东西长250米，占地面积12000平方米，建筑面积约4000、平方米，在我国现有的伊斯兰教寺院中，属规模较大，保存比较完整的一 座，为陕西省重点文物保护单位。据寺内现存石碑记载，该夺创建于唐玄宗天宝 元年(公元742年)，历经宋、元、明、清各代扩建，形成今日规模。
化觉巷清真大寺共分为4进。第一进院里，有一座9米高的三开间木质牌楼耸立其间。牌楼琉璃瓦顶，异角飞檐，精雕细刻，甚为壮观，建造于明代中期，距今 360余年。第二进院落，建有高大的石碑坊一座。两侧各竖冲天雕龙碑一通，记述 该寺历次修茸情况。一通刻有“敕赐礼拜寺”，为明代大书法家董其昌所书；一通 刻有“道法参天地”，为宋代书法家米带所书，笔力遒劲飞逸，形体臻美佳妙，是我 国书法艺术中斗方大字的珍品。第三进院落，入口处是阔3间、进深2间的敕修 殿。近墙处有阿拉伯文《月碑》一通，系清雍正十年3月13日所立，是为计算穆斯林“斋月”而设的。第三进院落中心。矗立着一座三层八角攒顶阁楼，曰“省心楼”， 是礼拜前召唤教徒的地方。省心楼南北两厢，分别建有客厅和经堂。经堂珍藏着 古手妙本《古兰经》劝描绘伊斯兰教创始人穆罕默德出生地的《麦加固》。
寺院的主要建筑汇集于第四进院落。院落中央高竖一座六角双翅凤凰亭。亭上悬有明惠帝朱允炊建文元年(公元1399年)铁铉所写的“一真”2字。凤凰亭南 北，各有7间厢房，称为“南厅”、“北厅”。南厅内装清康熙年间黄杨木软镶隔屏 12扇，系我国300年前珍贵的工艺品。唐天宝元年《创建清真寺碑》、明嘉靖元年《重修清真寺碑》则珍藏在南厅后面的碑廊里。
凤凰亭周围，是一组刻工精致的石雕栏杆，亭后石阶两旁各有一池碧水，名“海棠池”。沿石阶拾级而上，便是十门两空月亮台。月亮台西端是礼拜大殿，面积 1300平方米，可容纳千人礼拜。殿内有天棚藻井画600余幅，用色构图各具千 秋，为中国伊斯兰寺院彩画精品。后殿阿拉伯语称作“迈阁菲勒”，意即“拜主之地”。如今，中阿文对照的《占兰经》全部镌刻在高3米，宽1．5米的30块木板之上．镶嵌在后殿的壁板上．并贴以金箔，更使后殿闪闪生辉，成为西安穆斯林的拜主圣地。