Kanuni Sultan Süleyman’ın biricik kızı Mihrimah Sultan’ın ihsanıyla Mimar Sinan tarafından yapılan caminin 1566 yılında tamamlandığı kabul edilir. Üsküdar iskele meydanında 1543-1547 yıllarında yine Mimar Sinan tarafından Mihrimah Sultan adına inşa edilen iki minareli camiden farklı bir tipoloji de yapılan Edirnekapı Mihrimah Sultan Camii tek minarelidir.

Mihrimah Sultan tarafından yaptırılan iki farklı camide minare sayısındaki tutarsızlık dikkat çekicidir. Bu konuyla alakalı kesin bir bilgi olmamakla birlikte bazı çıkarımlar yapılabilir. Üsküdar’daki Mihrimah Sultan Camii inşasında (1543-1547) tahtta Mihrimah’ın babası Kanuni Sultan Süleyman bulunmaktaydı. Muhtemelen çok sevdiği kızı için inşa edilen camide iki minare olması sultanı rahatsız etmedi. Edirnekapı Mihrimah Sultan Camii’nin inşasının tamamlanmasıyla Kanuni Sultan Süleyman’ın vefatı (1566) aynı tarihtir. Muhtemelen II. Selim’in tahta geçmesiyle birlikte Mihrimah Sultan artık padişahın kızı değil, kız kardeşi konumuna gelmiştir. Bu durum Edirnekapı Mihrimah Sultan Camii’nin minare sayısını etkilemiş olabilir.

Edirnekapı Mihrimah Sultan Camii’nin harimi dikdörtgen planlıdır. Merkezdeki alan doğu ve batıdaki kanatlardan ikişer sütunla ayrılmıştır. Kanatların üzeri üçer kubbeyle örtülmüştür. Harimin merkezi ise dört büyük kemer tarafından taşınan 20,25 metre çapına sahip büyük bir kubbeyle örtülüdür. Söz konusu kubbe İstanbul’da bir hanım sultan tarafından inşa ettirilen en büyük kubbedir. Kubbeyi taşıyan dört kemerin içinde üç dizi hâlinde yer alan pencereler ve kubbe kasnağında sıralanan pencereler harimin gün ışığından faydalanmasını sağlamıştır.

Kıble cephesinin merkezinde mermerden mukarnas kavsaralı bir mihrap bulunmaktadır. Sağ tarafında oymalı, zarif güzel bir mermerden minber bulunmaktadır. Kalem işi süslemeleri geç döneme ait olup orijinal değildir.

Caminin kuzeybatı köşesinde yer alan zarif minaresi İstanbul’un yaşadığı en büyük depremlerden biri olan 1894 depremi sonrasına aittir. 10 Temmuz 1894 yılında, öğle saatlerinde meydana gelen deprem İstanbul’da pek çok yapının yıkılmasına ve zarar görmesine sebep olmuştur. Deprem sırasında minarenin şerefesinde olan caminin müezzini, minarenin gövde üzerinden itibaren yıkılması nedeniyle yere düşmüş ve vefat etmiştir. Ayrıca minarenin parçaları caminin son cemaat yerine düşmesi sonucu, son cemaat yerinde yıkılmalar meydana gelmiş ve hayatını kaybeden insanlar olmuştur. Depremden sonra caminin minaresi zarif ve ince bir gövde üzerinde Ulusal Mimarlık Üslubuna uygun bir biçimde yeniden yapılmıştır.

Cami, medrese ile birlikte aynı avluyu paylaşmaktadır. Avlu etrafında sıralanan medrese odaları sistemini Mimar Sinan Beşiktaş’ta bulunan Sinan Paşa Camii’nde, Üsküdar Şemsi Ahmed Paşa Camii’nde, Topkapı Kara Ahmed Paşa Camii’nde, Eyüpsultan Zal Mahmud Paşa Camii’nde de uygulamıştır. Örnekler çoğaltılabilir.

İstanbul’un en önemli yapılarından biri olan ve inşa edildiğinden itibaren şehre Edirnekapı’dan gelip gidenleri uğurlayan Mihrimah Sultan Camii, Osmanlı mimarisi içinde zarafeti ve inceliği simgelemektedir. Alacakaranlık bir harime sahip olan Üsküdar’daki Mihrimah Sultan Camii’nden çok farklı bir tasarım ve kurguya sahip olan ve harimi gündüz vaktinde ışıklarla dolan bu yapıdaki durum aradan geçen zaman sürecinde Mimar Sinan’ın kendini geliştirdiğini göstermektedir.

Edirnekapı Mihrimah Sultan Camii; Mihrimah Sultan’ın zarafeti ve güzelliğinin, Mimar Sinan’ın ise maharet ve ustalığının kavuştuğu bir ibadethane örneği olarak kabul edilebilir.