Ulu Camii'nin kuzeyinde ve camiye bitişiktir. Diyarbakır'da yapılan ilk büyük medrese budur.1198 yılında Artuklu Melikül Mesud Kutbeddin Ebu Muzaffer Sökman zamanında hükümdarın emriyle yapıldığı üzerindeki kitabeden anlaşılmaktadır. Mesudiye Medresesi içinde çeşitli ilimIerin öğretildiği Anadolu'nun en eski ve ilk üniversitesidir. Medresede Astranomi, Tıp, Fizik, Matematik, Biyoloji, Kimya, İlahiyat, Edebiyat ve Felsefe gibi dersler öğretilmiştir. Ayrıca bilim adamları burada çeşitli konularda tartışmalarda bulunmuşlardır. İnşa tarzı, motif ve kitabeleriyle çok değerli bir sanat eseri olan medresenin avlusundaki mihrabın iki yanına ustaca yerleştirilmiş dönebilen taş sütunlar, binanın herhangi bir yerinde meydana gelebilecek çökme veya kaymayı tespit için konulmuştur. Bina kesme taşlardan iki katlı olarak yapılmıştır.