بنای مسجد مشتمل بر سردر ورودی با دو مناره کوتاه، صحن، شبستان تابستانی و زمستانی، حجره‌های متعدد و تزیینات کاشی‌کاری و گچ‌بری است. مناره‌های قطور و کوتاه با تزیین آجر کاشی و محرابی زیبا با تزیینات پرکار کاشی معقلی در صحن شبستان ستون‌دار، از ویژگی‌های خاص این بنا است. تزیینات روی ایوان‌ها و مناره‌ها به سبک دوره قاجار و بیشتر با استفاده از رنگ‌های زرد، سیاه، فیروزه‌ای و سفید انجام‌شده است. اخیراً بر روی این بنای مهم تاریخی مرمت‌ها و تعمیراتی صورت گرفته است.
در یکی از قدیمی‌ترین کوچه‌های شهر زنجان، در مرکز شهر که هنوز هم‌شکل و شمایل قدیمی خود را حفظ کرده است، یکی از قدیمی‌ترین مساجد شهر قرار دارد که بر طبق کتیبه موجود بر سر آن متعلق به دوران قاجار است و در سال ۱۳۲۳ هجری قمری توسط استاد اسماعیل بنا ساخته‌شده است. مسجد خانم زنجان در غرب سبزه‌میدان واقع بوده و خیابان امام زنجان از جنوب آن می‌گذرد. مسجد جامع زنجان نیز در این خیابان و در شرق سبزه‌میدان قرار دارد و فاصله چندانی با این بنا ندارد.
مسجد رسول‌الله نیز که از مساجد معتبر زنجان است. بافاصله کمی از مسجد خانم در غرب آن قرارگرفته است؛ و یکی از دلایل‌عدم رونق این مسجد قرارگیری‌اش در میان این دو مسجد معتبر شهر است که جماعت را جذب خود می‌کنند.
مسجد خانم زنجان در بافت قدیمی مجاور سبزه‌میدان قرارگرفته است. از راه‌های متعددی امکان دسترسی به آن است. در حالت کلی می‌توان این راه‌ها را به دودسته تقسیم کرد. راه‌هایی که از میدان منشعب می‌شوند و درواقع دسترسی منطقه‌ای را به بنا ممکن می‌سازد. این مسجد فاقد گنبد بوده است و بنای مسجد مشتمل بر سردر ورودی با دو مناره کوتاه، صحن، شبستان تابستانی و زمستانی، حجره‌های متعدد جهت سکونت طلاب علوم دینی و تزئینات کاشی‌کاری و گچ‌بری است. مناره‌های قطور و کوتاه با تزئینات آجر و کاشی و محراب زیبا با تزئینات پرکار کاشی معقلی در صحن شبستان ستون‌دار، از ویژگی‌های خاص این بنا به شمار می‌رود. تزئینات روی ایوان‌ها و مناره‌ها به سبک دوره قاجار و بیشتر با استفاده از رنگ‌های زرد، سیاه، فیروزه‌ای و سفید انجام‌شده است.
ساختمان مسجد خانم در سال ۱۳۲۳ ه. ق. در دوره قاجارِ ساخته‌شده است. این مسجد در خیابان امام، کوچه فخیم الدوله واقع گردیده است. بنای این مسجد بنا بر کتیبه منقوش سر در آن در سال ۱۳۲۳ ه. ق. ساخته‌شده و مؤسس آن جمیله خانم فرزند سید یدالله ذوالمتار بن حسینقلی و همسر رضا قلی خان فخیم الدوله است. بنا را به‌صورت یک مسجد – مدرسه به انضمام یک مدرسه در نزدیکی عمارت خود بنا نمود. شرایط وقف نامه نیز بسیار دقیق و شامل تمام هزینه‌های جاری این مسجد-مدرسه بوده است. به‌موجب وقف نامه موجود آن را در ۲۲ محرم سال ۱۳۲۶ وقف کرد و دختر خود قمر تاش خانم را مولی آن قرارداد. پس از وی پسر او احمدخان منبع الدوله تولیت آن را بر عهده گرفت والان تقی‌خان ذوالفقاری فرزند احمدخان متولی بنا است. وقف نامه مسجد خانم به‌صورت طوماری در ابعاد ۲۲×۷۵ سانتی‌متر که در ۱۱۱ سطر به خط زیبای نسخ و نستعلیق نوشته‌شده است. دورتادور نوشته با جدول و شمسه بالای سند تذهیب‌کاری شده و ۱۴ نفر مهر تائید برسند زده ولی بازخوانی ۱۱ مهر میسر و بقیه مهرها ناخوانا و یا کمرنگ بودند.
جمیله خانم شرایطی برای موقوفه در نظر گرفته بود که اهم آن شروط بیتوته و اقامت در مسجد به‌منظور تحصیل علم است. وی همچنین یک‌دانگ از شش‌دانگ ده سهرین از قراء زنجان رود خمسه را در وقف نامه به‌عنوان قباله این موقوفه معین نموده است؛ و درآمد آن را به ترتیب اولویت برای مخارج زیر مقرر داشته است:
۱- تعمیر و نگهداری مسجد-مدرسه ۲- دادن مواجب امام، طلاب، محصلین، مدرس، خادم، مکبر، متصدی، مباشر، برف‌انداز روشنایی مسجد و جاروب آن. ۳- برگزاری مراسم دهه محرم و شب‌های قدر ماه رمضان ۴- در صورت باقی ماندن در پایان سال پس‌انداز آن جهت خرید ملکی که به‌عنوان رقیه این بنا مورداستفاده قرار گیرد. بند یک دارای بیشترین اولویت است؛ و بندهای سه و چهاردر شرایطی قابل‌اجرایند که پس از به اجرا گذاردن بندهای یک و دو مبالغی مانده باشد. به مجوز بند چهار بعدها مزرعه‌ای بنام نوهیل نیز خریداری‌شده و به رقابت این بنا افزوده‌شده است.
عناصر تشکیل‌دهنده مسجد خانم زنجان
ورودی
فضای ورودی، فضای انتقالی یا حد واسط بین بیرون و درون بناست؛ که به سبب قرارگیری در کنار معبر یا مکان عمومی دیگری به این مکان پیوند می‌خورد. ورودی‌ها از عناصر مختلفی تشکیل می‌شود؛ که تسلسل آن‌ها این مکان را به وجود می‌آورد. ورودی در این بنا فضای خارج را از طریق یک جلوخان و یک هشت با صحن مسجد، مدرسه مرتبط می‌سازد.
جلوخان ورودی
با عقب‌نشینی ورودی نسبت به امتداد معبر اصلی جلوخان کوچکی در محل ورودی بنا ایجادشده است؛ که تضاد آن با جداره یکنواخت شمالی بنا بر تأکید بر این قسمت بنا می‌افزاید و از معدود بخش‌های مسجد است؛ که از تزیینات شبیه به قسمت‌های داخلی استفاده‌شده است.
هشتی
هشتی یا کریاس فضایی است که بلافاصله پس از درگاه قرار می‌گیرد؛ و در مسیر ورود حالت نقطه مکثی دارد. هشتی این بنا به‌صورت هشت‌ضلعی کشیده است که کشیدگی آن در جهت محور شمالی- جنوبی بوده که علاوه برنشان دادن نقطه مکث با کشیدگی این قسمت مسیر حرکت را نیز نشان می‌دهد. سقف این فضا کاربندی شده و با کاشی تزیین‌شده است، هشتی به‌عنوان رابط بیرون را به‌وسیله دو پله به حیاط که سطح آن پایین‌تر است پیوند می‌دهد. درواقع واسط میان حیاط و هشتی در این بنا سطحی است که روزنی به‌عنوان محل عبور در میانه آن وجود دارد؛ که خود در وسط نمای ضلع شمالی حیاط قرارگرفته است. این سطح از طریق تفاوت رنگ کاشی (زردرنگ) نیز در ارتفاع بیشتر این قسمت نسبت به سایر قسمت‌ها خود را نشان می‌دهد.
مسجد خانم در داخل بافت تاریخی شهر زنجان و در ضلع غربی خیابان سبزه‌میدان واقع‌شده و در اردیبهشت ۱۳۵۴ به‌عنوان یکی از آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.