مسجد جامع گلپایگان از مساجد مهم تاریخی دوران سلجوقی و از مساجد بزرگ ایران زمین است که با توجه به تاریخ ساخت آن شاید بتوان گفت معماری ایرانی – اسلامی این مسجد الگویی بوده‌است برای ساخت مسجدهای بزرگ دیگر بویژه مناطقی که در قلمرو حکومت سلجوقیان بودند. این مسجد در شهر گلپایگان و خیابان مسجد جامع قرار گرفته است.
مسجد جامع گلپایگان در سال 508 هجری قمری، در دوران حکومت ابوشجاع محمدبن ملکشاه سلجوقی بنا شده‌است.
پیش از آن به استناد نام ابوشجاع که در کتیبه دور گنبد است، زمان ساخت مسجد گلپایگان را بین سال‌های 498 تا 512 هجری قمری، یعنی دوران حکومت وی، می‌دانستند تا این که باستان شناسان با خواندن کتیبه‌های محراب دریافتند که بخشی از کتیبه‌ها در زیر کف شبستان مسجد است و به احتمال قوی تاریخ بنا هم روی آن نوشته شده‌است. چنین بود که تاریخ دقیق ساخت مسجد روشن شد.
مسجد جامع گلپایگان به دستور ابونصر ابراهیم بن محمد بن ابراهیم بابا عبدالملک ساخته شده و نام این شخص در 2 جای مسجد، یکی در کتیبه دور گنبد و دیگری در حاشیه محراب درج شده‌است.
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 2 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 504 هجری، مسجد جامع قزوین به تاریخ 508 هجری، 2 حجره در مسجد جامع دیار بکر ترکیه به تاریخ 511 هجری و دیوار روبه روی شبستان مسجد اموی در دمشق به تاریخ 503 هجری قمری.
وقتی تاریخ ساخت مسجد گلپایگان را با تاریخ ساخت مسجدهایی دیگر که در دیار بکر، سوریه، قزوین و ساوه می‌سنجیم، در می یابیم که در یک دوره کوتاه چند ساله از سال 503 تا 511 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.
ساختمان گنبد عهد سلجوقی متعلق به اوایل قرن ششم هجری قمری است.

صحن مسجد جامع گلپایگان بدون احتساب هشتی‌ها، حجره‌ها و رواق‌ها حدود 1600 متر مربع مساحت دارد و ارتفاع گنبد مسجد 22 متر و ابعاد گنبد از داخل 12 در 12 متر است.
یک حوض آب بزرگ و کم عمق نیز در وسط صحن مسجد قرار دارد که علاوه بر مکانی برای وضو گرفتن نمازگزاران بر زیبایی این مسجد افزوده‌است.
سر در مسجد گلپایگان از سمت داخل محوطه رو به صحن با آجرهای آبی رنگ با جمله «یا علی» بصورت زیبایی مزین شده و شبستان اصلی مسجد جامع گلپایگان همچون سایر بناهای عصر سلجوقی فاقد کاشی کاری است.
در کتیبه‌های مسجد جامع گلپایگان که شرح نوشته‌ها به خط کوفی است، نام ابابکر صدیق، عمر بن خطاب، عثمان، علی ابن ابیطالب و طلحه و زبیر و عبدالرحمن بن عوف… آمده‌است.
البته بعدها عده‌ای خواسته‌اند در اصل کتیبه دست ببرند و جملاتی را در رد و لعن ابابکر و عمر و عثمان و… در کنار کتیبه افزوده‌اند و چند جا را خط زده‌اند.
محراب مسجد از دو بخش تشکیل شده‌است که در قسمت پایینی متصل به کف محراب و در قسمت بالای محراب کلمات «الله احد» و «الله صمد» به خط کوفی مشهود است.
آیاتی از قرآن کریم نیز در اطراف محراب بزرگ مسجد جامع گلپایگان به خط کوفی نقش بسته‌است.
مسجد جامع گلپایگان در تاریخ نهم مرداد سال 1312، به شماره 191 در فهرست آثار ملی (ایران) ثبت شده‌است.
در سند مربوط به مسجد جامع گلپایگان چنین آمده است:
نمره 1753/52438 دولت شاهنشاهی ایران وزارت معارف و اوقاف و صنایع مستظرفه نظر به فصل اول قانون عتیقات مصوبه 12 آبان 1309 شمسی، نظر به فصل اول نظامنامه اجرای قانون عتیقات مصوبه 28 آبان 1311 شمسی، و نظر به پیشنهاد مدیر کل عتیقات ـ وزارت معارف مقرر می‌دارد: بنای مسجد جامع گلپایگان که (…) بنای مرکزی آن در سلطنت محمد ولد ملکشاه سلجوقی (498 و 511 هجری قمری) / و قسمتهای دیگر در زمان فتحعلی شاه قاجار ساخته شده‌است، تحت نمره 191 جزو آثار ملی به ثبت برسد.
سند را مدیر کل عتیقات و وزیر معارف امضاء کرده‌اند.
نویسنده کتاب مرآه البلدان درباره مسجد جامع گلپایگان نوشته است:«گنبدی رفیع و ایوانی منیع داشته. حالا ایوان خراب و گنبد باقی است»
دوپوش گنبد مسجد جامع گلپایگان مانند دوپوش گنبد مسجد جامع یزد و اغلب گنبدهای قرن هفتم به بعد، گسسته (و نه پیوسته) است.
گنبدهای پیش از اسلام (و همچنین گنبدهایی مانند گنبد سلطانیه و گنبد مسجد شیخ لطف الله و گنبد خاگی مسجد جامع اصفهان)، دو پوش پیوسته است. چنانکه گاهی دو پوسته بی هیچ واسطه‌ای به هم متصل می شده و گاهی هم فقط صندوقه یا کندو و شیاره‌ای میان آنها فاصله بوده است.
در گنبدهای گسسته (مثل گنبد مسجد جامع گلپایگان)، گاهی دو پوسته در کلاله از هم فاصله می‌گیرند.
مسجد جامع گلپایگان در سال 1310 ه. ش. به سرپرستی آندره گدار فرانسوی تعمیر شده است.