Caminin ilk defa Selçuklu Sultanı III. Alaattin Keykubat zamanında, onun azatlı kölesi Hayrettin tarafından yaptırıldığı değerlendirilmektedir. Cami, bugünkü halini geçirdiği büyük onarımlar sonucu almıştır. II. Beyazıt zamanında 1446 tarihinde meydana gelen büyük depremde harap olmuş, Mimar Sinan tarafından onarılmıştır. Bu onarım Mimar Sinan’ın Teskiret-i Enbiye isimli kitabında da geçmekte olup, kitapta “Çorum’da Alaaddin Camii’ni müceddeden tamir ve inşaa ettiği” yazılıdır. III. Murat zamanında cami “ Sultan Muradi Salis Cami “ diye anılmaya başlamıştır. IV. Murat, Erivan Seferine giderken Çorum – Boğacık Köyünde konaklamış, cami bu dönemde tekrar tamir ettirilerek etrafına medreseler ve akarat yaptırılmıştır. Cami bu zamanda Sultan Muradi Rabi Camii olarak adlandırılarak Evkaf Dairesi kayıt ve sicillerine bu adla geçmiştir.1790 yılındaki depremde tekrar harap olan cami, Çapanoğlu oğlu Abdülfettah Bey tarafından 1810 yılında ahşap, tek kubbeli olarak tamir edilmiş, bugünkü görünümünü almıştır. Caminin son cemaat yeri ve üst katı II. Meşrutiyetin ilanından sonra yapılmış, doğu tarafa minare ilave edilmiştir.
Ulu Caminin abanoz ağacından yapılan minberi, kitabelerine göre 1306 tarihinde Davutoğlu Ahmed’in emri ile Ankara’lı sanatçılar Abdullah oğlu Davut ve Ebubekir oğlu Muhammed tarafından yapılmıştır. Bazı onarımlar görmüş olan minber orjinalliğini büyük ölçüde korumuştur.