به گزارش مشرق، این مسجد نمونهٔ بسیار زیبا و کاملی از مساجد سده‌های آغازین اسلام به شمار می‌رود. شیوهٔ معماری مسجد برگرفته از معماری ساسانی است. ساختمان مسجد دربردارنده یک صحن یا حیاط مرکزی است که پیرامون آن را رواق‌های سرپوشیده دربر گرفته 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 همانند ستون‌های کاخ‌های ساسانی هستند. طاق‌های مسجد از آجر است و به طاق‌های دورهٔ پیش از اسلام، یعنی عهد ساسانی همانندی و همسانی بسیار دارد.
مسجد تاریخانه (به معنای خانهٔ خدا) از آثار باستانی دامغان است که بر پایه پژوهشهای باستان‌شناسی، پیش از ورود اسلام به ایران، آتشکده بوده و بعداً به مسجد تبدیل شده است.