Məscid 1904-1910-cu illərdə milyonçu Hacı Sultanəlinin vəsaiti hesabına inşa edilib. Məscidin memarı Zivər bəy Əhmədbəyovdur.

Məscid iki mərtəbəlidir. Üst mərtəbə qadınlar, alt mərtəbə isə kişilər üçündür. Məscidin planı kvadrat formasındadır. Məscidin hündürlüyü 23 metr minarəsinin hündürlüyü isə 35 metrdir. Məscidin əvvəlcə minarəsi olmayıb. Hazırda mövcud olan minarə isə 1995-1996-cı illərdə tikilib. Günbəzi səma rəngindədir və onun 12 pəncərəsi var. Məscidin daxili 12 sütun və tağlardan ibarətdir.

Sovet işğalından sonra rəsmi olaraq 1928-ci ildən dinlə mübarizəyə başladılar. Həmin ilin dekabrında Azərbaycan KP MK-i bir çox məscid, kilsə və sinaqoqları maarifləndirici istiqamətlərdə istifadə üçün klubların balansına verdi. Əgər 1917-ci ildə Azərbaycanda 3.000 məscid var idisə 1927-ci ildə bu rəqəm 1.700, 1933-cü ildə isə 17 idi. Hacı Sultanəli məscidi də bu dövrdə ibadətə bağlanıb. Bina bir müddət Xüsusi Elmi İstehsalat Emalatxanası tərəfindən istifadə olunub. Məscidin birinci mərtəbəsində istehsalat emalatxanası, ikinci mərtəbəsində isə Elmi Layihə Bürosu yerləşib. Sovet dövründə məscid "Azkonsert" tərəfindən də istifadə edilib. Ancaq istifadə zamanı məscidin görünüşünə və daxilinə heç bir zərər vurulmayıb.

Azərbaycan müstəqilliyini yenidən bərpa etdikdən sonra məscid, dindarların istifadəsinə verilib. 2000-ci ilin aprel ayında məsciddə yenidənqurma və bərpa işləri başlayıb. 2001-ci ilin oktyabr ayında bərpa işləri tamamlandı və məscid istifadəyə verilib. Bərpa işləri zamanı binanın birinci mərtəbəsində sonradan inşa olunmuş otaqların arakəsmələri sökülüb, pilyastrların, karnizlərin, mehrabın və digərlərinin səthi təmizlənib, sonradan quraşdırılmış antresol mərtəbə ləğv edilib. Məscidin kərpic döşəməsi, qapı və pəncərələri dolğu və boyadan təmizlənərək bərpası həyata keçirilib. İkinci mərtəbəyə çıxan pilləkən marşı daxili məkana uyğun qurulub, taxtadan olan əlavə tikililər sökülüb və döşəmə əhəngdaşı ilə üzlənib. İkinci mərtəbədə sonradan quraşdırılmış divarlar sökülərək gipsolit və ya gipsobeton arakəsmələri ilə əvəz olunub. Binanın şimal fasadı əhəngdaşı ilə, qarmaqla vurulmuş dəmir tor üzərindən üzlənib.

Azərbaycan Respublikası Nazirlər Kabinetinin 2 avqust 2001-ci ildə verdiyi 132 nömrəli qərar ilə yerli əhəmiyyətli daşınmaz tarix və mədəniyyət abidələrinin siyahısına salınıb.

Minarənin tikintisi zamanı aparılan qazıntı işləri vaxtı onun alt hissəsində Əhməd adlı Qafqaz İslam Ordusunun əsgərinin məzarı tapılıb. Ehtimallara əsasən, əsgər 1918-ci ildə həmin dövrdə “Karamelni” deyilən ərazidə erməni daşnakları ilə döyüşdə həlak olub. Mərhumun ruhuna hörmət əlaməti olaraq o, məscidin həyətində dəfn edilib. Tikinti işləri zamanı mərhumun nəşinin qalıqları toplanıb minarənin alt hissəsində yenidən dəfn olunub və xatirə lövhəsi vurulub.