معماری مسجد جامع بروجرد بسیار منحصر بفرد و یکی از شاهکارهای تاریخی معماری ایران می‌باشد که هم ویژگی های معماری اسلامی و هم معماری باستانی ایران (ساسانیان) را در خود جای داده است. بخش قدیمی تر بنا، گنبدخانه آن است که در ضلع جنوبی قرار گرفته است و به اعتقاد مردم محلی و نیز بر اساس شواهد معماری، پیش از تبدیل این بنا به مسجد، آتشکده‌ای بزرگ بوده است. معماری این بخش، مشابه چارطاق های دوران ساسانی است [۳]. مسجد دارای دو درب غربی و شرقی است که به صورت غیر مستقیم به صحن اصلی باز می‌شوند. در جنوب صحن، گنبد و ایوان اصلی مسجد که قدیمی ترین بخش آن است قرار دارد و در ضلع شمالی نیز شبستان مسجد با ارتفاعی کمتر از سایر بخشها قرار گرفته که در تابستانها فضای خنکی را ایجاد می‌کند. ایوان جنوبی دارای دو گلدسته است که بعدها به مجموعه افزوده شده است.بنـای اولیـه ایـن مسجد بـه صـورت مجموعه‌ای شامل مسجد , حمام , آب انبـار , ساختمان غـریـب خـانـه, میـدان و سـایـر متعلقات بوده كه امروزه بعضی از این آثار از بین رفته است . بنای مسجد جامع از نظر شكـل از نـوع مساجد تک ایـوانی اسـت كـه دارایی دو در ورودی در قسمت های شرقی و غربی است . بنا شامل یك حیاط مركـزی، ایـوان , فضای گنبدخانه و شبستانهای اطراف آن و یک شبستان وسیع زمستانی در طرف شمال حیاط مرکزی است. بنابر شواهد موجود، صفویان، زندیان و قاجاریان تعمیرات بنیادی در مسجد انجام داده اند و بخش هایی به آن افزوده اند[۴]. یکی از دیدنی های اصلی این مسجد منبر چوبی نه پله آن است که بسیار هنرمندانه ساخته شده است و حکاکی روی آن، تاریخ هزار و شصت و هشت هجری قمری را نشان می‌دهد. سازنده آن، یارمحمد نجار بوده است.
