Məscidin mərkəzi günbəzinin diametri 12,70 metrdir (41,7 fut), qranit dayaqlar üzərində asqılar və qiblə oxunda iki yarımqübbə üzərində aparılırdı. Günbəz Bizans bazilikasına bənzəyən iki eksedra ilə mərkəzdə yerləşib, bu səbəbdən Ayasofyaya bənzəyir.

İbadət zalının üstündə altı mərmər sütun üzərində daşınan beş kiçik günbəz var. İbadət zalının hündürlüyünə qoyulmuş kafel lövhələrin üzərində Quran ayələri (ayələri) yazılmışdır. Məscidin bir minarəsi var, lakin iyirmi dördü mərkəzi günbəzdə daxil olmaqla 247 pəncərəsi var. Mehrabı isə kvadrat formalı apsisdədir.

Əvvəllər mərkəzi günbəzdən asılan XVI əsrə aid gəmi lampası 1948-ci ildə Osmanlı və Türk Dəniz Tarixi Muzeyinə (indiki İstanbul Dəniz Muzeyi/Dəniz Muzeyi) aparılıb. Məsciddəki iki xronoqramın hər ikisi hicri (islam) təqvimi ilə 988-ci ilə (Yulian təqvimi ilə 1580) aiddir.

Kompleksin xarici girişindəki iki kitabədən birində şair Ülvinin Osmanlı türkcəsində cəli sülüs xəttatlığı ilə yazılmış və xəttat Dəmirciqulu Yusifin yazdığı dörd beytlik şeiri var:

Mîr-i bahr â’nî Kılıç Paşa Kapudan-ı zemân

Yaptı çün bu camii ola yeri Darüsselâm
Hâtif-i kudsî görüp Ulvî dedi tarihini

Ehl-i imâna ibâdetgâh olsun bu makam

Həyətdə namazdan əvvəl dəstəmaz almaq üçün səkkiz sütunlu mərmər çeşmə və günbəz var. Xarici eyvanın qərb fasadında on iki sütun və hər iki ucunda üç sütunla dəstəklənən maili dam örtüyü var ki, hamısı da rombşəkilli başlıqlara malikdir. Mərkəzdəki mərmər portal məscidə aparır.

Qəbiristanlıqda Kılıç Əli Paşanın səkkizguşəli qübbəsi Memar Sinan tərəfindən hazırlanmışdır. Onun taxta qapıları sədəflə hörülmüşdür.

Məscidin cənub-şərq qurtaracağı ilə üzbəüz yerləşən mədrəsə demək olar ki, kvadrat formasındadır. Ola bilsin ki, bu əsər Memar Sinan tərəfindən tərtib olunmayıb, çünki onun əsərlərinin rəsmi siyahısı olan "Təzkirət əl-Əbniyə"də yer almayıb.

Məscidin sağında 1583-cü ildə tamamlanan hamam yerləşir. Şüşə qapılar planda altıbucaqlı olan otağın (kaldarium — isti otaq) hər iki tərəfindəki iki ayrı soyuqluğa (sərin otaq) açılır. Soyuqluqların yerləşdirilməsi və hərarət planı Sinanın bu gunə gəlib çatmış digər hamamlarda istifadə etdiyi adi plandan fərqlənir.

•  
  Topxanadan Kılıç Əli Paşa məscidinin görünüşü
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidi hamam tərəfdən
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin həyəti və dəstəmaz çeşməsi
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin girişi
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin eyvanı
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin həyəti
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin şərq tərəfi
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin interyeri
•  
•  
  Məscidin mehrabı
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidi yan tərəfdən
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin pəncərəsi
•  
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin piltələri
•  
  Kılıç Əli Paşa məscidinin piltələri
•  
  Kılıç Əli Paşa xronoqramı

Türkiyəli tədqiqatçı Rasih Nuri İləri kompleksin təməl sənədlərini araşdırdıqdan sonra ispan yazıçısı Migel de Servantes onun "Don Kixot" romanında verdiyi əsir obrazının onun tikintisi zamanı qul olduğunu ortaya çıxardı.

Kılıç Əli Paşa ömrünün sonuna yaxın məscidi vəqf etmək qərarına gələndə dövlətə torpaq üçün müraciət etdi (Osmanlı İmperiyasında bütün torpaqlar dövlətə məxsus idi). O, vəzir Rüstəm Paşa ilə bir-birilərini çox sevmədikləri üçün vəzirin: "Madam ki, o admiraldır, qoy məscidini dənizin üstündə tiksin." dediyi bildirilir. Kılıç Əli Paşa bundan çəkinməyib, bölgənin hər yerindən qayaları gətirdərək dar bir keçidlə materiklə bağlanan süni adada məscid tikdirir. Müasir limanın tikintisi zamanı su doldurulduğundan məscid indi daha içəridə yerləşir.

• Memar Sinan tərəfindən tikilmiş cümə məscidlərinin siyahısı

•  (türk.)
•  (türk.)
•  (türk.)
•  (türk.)
•  (türk.)