نویسنده «مرآه البلدان»، دستور ساخت تاریخانه را به امیر المؤمنین علی (ع) نسبت داده و آندره گدار، تاریخ ساخت این بنا را اواسط قرن دوم هجری ذکر کرده است.
آندره گدار، درباره این مسجد نوشته است: «این مسجد را به عنوان نمونه‌ای از بناهایی که مقدم بر دوره سلجوقیان است می‌توانیم ارائه دهیم. یعنی مقدم بر دوره‌ای که نمونه اصلی مساجد ایران در آن شکل گرفته است.»
تاریخ شناسان، بر این اساس، مسجد تاریخانه را قدیمی‌ترین مسجد ایران می‌دانند.
این مسجد نمونهٔ بسیار زیبا و کاملی از مساجد قرون اولیه اسلام به شمار می‌رود. شیوهٔ معماری مسجد مأخوذ از معماری ساسانی است. ساختمان مسجد شامل یک صحن یا حیاط مرکزی است که اطراف آن را رواق‌های سرپوشیده احاطه کرده است. شبستان مسجد بر روی هجده ستون مدور (سه ردیف شش تایی) استوار شده است. این ستونها یک متر و نیم قطر دارند و از نظر ویژگی‌های معماری مشابه ستون‌های کاخ‌های ساسانی هستند. طاقهای مسجد از آجر است و به طاقهای دورهٔ قبل از اسلام، یعنی عهد ساسانی شباهت بسیار دارد.
در طی قرون، تاریخانهٔ دامغان بارها مرمت و بازسازی شده است. مناره‌ای آجری در عهد سلجوقیان به این مجموعه اضافه شده است که اکنون ۲۵ متر ارتفاع دارد و بدنهٔ آن با آجرکاری تزیین شده است.
نمایی از شهر دامغان از فراز مناره مسجد تاریخانه
نماینده مردم دامغان در مجلس در تاریخ 18 بهمن 94 در بازدید از مسجد تاریخانه دامغان گفته بود : این مسجد با همکاری میراث فرهنگی و اوقاف مرمت می‌شود و براساس توافقات انجام شده با معاون رئیس جمهور مقرر شده سازمان میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری در کوتاه‌ترین زمان ممکن طرح جامع مسجد تاریخانه دامغان شامل مطالعه، مرمت، آسیب نگاری، مستند سازی و مناسب‌سازی محیط پیرامونی این بنای کهن را ارائه و 50 درصد هزینه اجرای این طرح را تآمین کند.
از آن زمان تا به امروز هیچ اتفاق تازه‌ای برای این مسجد رخ نداده و این در حالی است که حال مسجد هر روز وخیم‌تر می‌شود.
امروز، این مسجد به حال ویرانی افتاده و در حال ریزش است. طاقهای دالان ورودی درحال ریزش است و برای جلوگیری از آوار آن بر سر مردم چند چوب را به صورت غیر اصولی ستون کرده‌اند.
وی افزود: «مسجد تاریخانه تا کاوش و مطالعه علمی نشود، نمی تواند مورد حفاظت و مرمت قرار گیرد و برای من سالم ماندن مسجد مهمتر از هر چیزی است و امیدوارم که سازمان میراث فرهنگی هرچه زودتر به این مهم رسیدگی کند.»