Tokat'ın en eski ve ilginç camilerinden biridir. Yapılış tarihi olarak geçen 1678, yapılış tarihi değil onarım tarihidir. Kitabesinden "Çün bu cami oldu cedit" ifadesi, caminin yenilendiğini göstermektedir. Ayrıca iç mekânlarda ve kuzey revaklarında kesme taştan yapılmış kemerli kolonları ile batı yönündeki son cemaat yerinin devşirme (Bizans) sütunları da caminin çok eski olduğunu göstermektedir. Yapı, Sultan IV. Mehmet zamanında restore edilmiş ve 1678 tarihli kitabe de o zaman takılmıştır. Tokat'ta orijinalliğini en fazla koruyan tarihi eserlerden biri olan ve 1950 yılından bu yana zaman zaman onarım gören Ulu Cami moloz ve kesme taşlardan yapılmıştır. Ahşap kirişli ve çıta süslemelerle kapatılmış mekânının üzeri dört köşe, kiremit bir çatıyla örtülüdür.
Kesme taştan zarif bir minaresi olan Ulu Cami’nin güney batı köşesine bir kuş evi oyulmuştur. Kemer ve alınlıklarında Selçuklu çinilerindeki geçme Rumi motifler ve kemer içlerinde birbirine bağlı küçük panolar halinde 16 ve 17. yüzyıl İznik çini desenlerini anımsatan süslemeler yapılmıştır. Caminin ilginç özelliklerinden birisi de doğu ve batı yönlerindeki revakların, malzeme ve işçilik bakımından birbirinden ayrı olmasıdır.
