Şehzadebaşı semtindeki cami, genç yaşta ölen oğlu Şehzade Mehmet için, Kanuni Sultan Süleyman tarafından Mimar Sinan’a yaptırılan külliye içerisindedir. Mimar Sinan, Şehzade Cami ve külliyesini 1544-1548 tarihleri arasında dört yılda tamamlamıştır. Mimar Sinan daha sonraları yaptığı bir değerlendirmede “Şehzade çıraklık, Süleymaniye kalfalık, Edirne Selimiye de ustalık eserimdir” demiştir. Bu nedenle Şehzade Camisi, Mimar Sinan’ın mimari dehasındaki ana devirler olan bu üç anıt eserin ilk basamağıdır
Bu yap topluluğu, cami, imaret, tabhane, medreseler ve mekteplarden oluşmaktadır. Bunlardan imaret ile mektep avlu dışında olup, cami, medrese, tabhane ve türbeler bir avlu içerisindedir.
Cami kare planlı olup, üstü yarım küre şeklinde bir büyük kubbe ve bunun etrafında dört yarım kubbeyle örtülmüştür. Dört köşede yarım küre, dört de küçük kubbe vardır. Bütün kubbeler dört büyük fil ayağı üzerine oturur. Mimar Sinan’ın eserlerinde görülen sadelik ve tezyinat bu camide de görülür.
Hünkâr mahfili harimin solunda sütunlar üzerindedir. Minber ve mihrap mermerden işlenmiş olup, kafesli ve parmaklıklıdır. Müezzin mahfili ise sekiz sütun üzerindedir.
Camiye üç ayrı kapıdan girilir. Ortadaki cümle kapısının üzerinde bir kitabe bulunmaktadır. Cami avlusu 12 sütuna dayanan 16 kubbe ile çevrilidir. Buradaki kalem işleri dikkat çekicidir. Avlunun ortasında şadırvan vardır. Caminin sağ ve solunda ikişer şerefeli iki minaresi bulunmaktadır. Minareler çeşitli şekillerde işlenmiştir. Medrese, sıbyan mektebi, imaret ve tabhanesi, kuzey yönünde ve avluya duvar teşkil edecek biçimde yerleştirilmişlerdir.
Şehzade cami haziresi bir çok türbeyi içine almaktadır. Şehzade Mehmed’in türbesi camiden daha önce bitirilmiştir. Sonraki yıllarda eklenen çeşitli türbelerle bu alan bir hazireye dönüşmüştür. Özellikle Şehzade Mehmet Türbesi süsleme ve bezemeleriyle Mimar Sinan’ın eserlerinin en güzel örneğidir. Mermer, breş ve terrakotta ile polikrom bir kaplamaya sahiptir. Tek kubbe ile örtülü sekizgen bir yapıdır. Üç açıklıklı, düz saçaklı revaklı bir girişi vardır. Kubbe yivleri sıklaştırılmış ve derinleştirilmiş; silindirik tambur, yivli bir sütun tamburu niteliği kazanmış, bir palmet dizisiyle sonlandırılmıştır. Kapının iki yanına “cuerda seca” tekniğinde İznik çinilerinden panolar yerleştirilmiştir. İçeride de aynı teknikte yapılmış çini kaplama kubbe eteğine kadar yükselir. Şehzade Mehmed’in sandukasının üstüne ağaçtan bir taht yerleştirilmiştir. Şehzade Mehmed Türbesinin sol tarafında yine Mimar Sinan’ın eseri olan ve sekiz köşeli plân düzeninde tek kubbeli Rüstem Paşa Türbesi vardır. Ayrıca hazirede Şehzade Mahmud, Hatice Sultan, Fatma Sultan ve İbrahim Paşa’nın türbeleri yer almaktadır.
Külliyede, haziresinde beş tane, dış avlu duvarlarında dörtgen biçiminde bir tane olmak üzere toplam altı türbe vardır. Bunlardan özellikle Şehzade Mehmed Türbesi İstanbul`un en güzel mezar yapılarındandır.