این مسجد را یک معمار قزوینی به نام ابوعمر بن محمد القزوینی (معروف به بواسار کسرار) ساخته و نام او نیز در بالای محراب در زیر کتیبه دور گنبد، در ۲ سطح نقش بسته‌است.

از دیگر آثاری که نام سلطان ابوشجاع محمد بن ملکشاه سلجوقی به یادگار روی آنها نقش بسته‌است، عبارتند از:

منار مسجد جامع ساوه به تاریخ ۵۰۴ هجری، مسجد جامع قزوین به تاریخ ۵۰۸ هجری، ۲ حجره در مسجد جامع دیار بکر ترکیه به تاریخ ۵۱۱ هجری و دیوار روبه روی شبستان مسجد اموی در دمشق به تاریخ ۵۰۳ هجری قمری.

وقتی تاریخ ساخت مسجد گلپایگان را با تاریخ ساخت مسجدهایی دیگر که در دیار بکر، سوریه، قزوین و ساوه می‌سنجیم، می‌فهمیم که در یک دوره کوتاه چند ساله از سال ۵۰۳ تا ۵۱۱ هجری قمری چند مسجد در دوره حکومت سلجوقی و مناطق دور از هم بنا شده‌است که با توجه به این نکته از یک سو در می‌یابیم که حکومت‌ها، در طول تاریخ، برای کسب مشروعیت و نشان دادن اقتدار و وسعت قلمرو خود به مسجد به عنوان یک رکن اساسی نگریسته‌اند. از سوی دیگر شاید بررسی‌های دقیق در شیوه معماری این مسجدها تشابهات قابل توجهی را نشان دهد.

این مسجد دارای صحن و شبستان وسیع و گنبد بزرگ آجری می‌باشد و متعلق به زمان محمد بن ملکشاه سلجوقی می‌باشد. ازخصوصیات مسجد و گنبد آن دارا بودن کتیبه‌های آجری متعدد و تزئینات فراوان دوره سلجوقی است. در متن کوفی گنبد، نام محمد بن ملک شاه خوانده می‌شود و اطراف محراب بزرگ زیر گنبد در متن کتیبه‌ای نام بانی آن بنای عظیم را، ابونصربن محمد بن ابراهیم آورده‌اند. همچنین بر بدنه‌های مختلف شبستان نام بزرگان دین و جملات مذهبی را به خط کوفی آجری نوشته‌اند.در زمان فتحعلی شاه قاجار شبستان‌های ساده طرفین گنبد و بناهای شرقی و غربی مسجد را احداث نموده و بر ساختمان‌های گنبد عهد سلجوقی افزوده‌اند.