سید محمد علی امام در صفحه ی ۲۷ کتاب جغرافیائی دزفول ، ساختمان اطاق شرقی این مسجد را قدیمی ترین ساختمان مسجد جامع عنوان کرده که این بخش از مسجد به غریب خانه معروف است.
بنای مسجد در یک طبقه ساخته شده و دارای صحنی بزرگ است. کالبد اصلی بنا در جبهه جنوبی آن، که هسته اولیه مسجد است، سنگی می باشد.
دیوارهای مسجد جامع بسیار قطور و شبستان آن ایستادگی خود را از ۲۰ ستون سنگی می گیرد که در وسط شبستان مسجد قرار داشته و جای شمعدان در آن تعبیه شده است. مصالح به کار رفته در دیوارها عمدتاً آجر و در ستون ها ، سنگ های چهار تراش است و از ملات ماسه و آهک جهت ساخت دیوارهای و ستون های باربر استفاده شده است.
محراب مسجد در وسط شبستان واقع است که دارای گچبری های زیبایی است. در مجاورت محراب منبری سنگی با ده پله قرار دارد که در دو طرف آن گلدسته های کوچک و سفید رنگی قامت افراشته اند .
ایوان مسجد که در وسط واقع شده، در دو طرف خود، گلدسته هایی به ارتفاع ۱۵ متر دارد که شکوه معماری اسلامی و ایرانی آن را به رخ می کشد و با کاشیکاری های زیبایی مزین شده است. در گذشته بانگ موذن مسجد از این گلدسته ها نمازگزاران را به به راز و نیاز با معبود فرا می خوانده است.
نوع سقف های مسجد سنتی و تلفیقی از طاق، تویزها، کلمبوها و طاق گهواره ای است و سقف ایوان اصلی بنا با کاربندی و آجرهای رنگی جدا و ۴ تیپ متنوع دارد . سقف ایوان های مسجد نیز گنبدی شکل و از آجر هستند.
ایرج افشار در کتاب یادگارهای خوزستان باستان در خصوص مسجد جامع دزفول آورده است : این مسجد در سده های ۷ و ۱۲ هجری قمری بازسازی و گسترش یافته و ایوان شرقی آن از بناهای دوران صفویه است که در سال ۱۱۱۰ هجری قمری بنا شده است و سر در و گلدسته های آن از سده ی ۱۲ هجری قمری است.
از دیگر بخش های مسجد جامع دزفول ، شوادانی عمیق با مساحت ۲۰۰ متر است که دارای ۲۵ پله و اتاق های کوچکی در وسط پلکان است که درب نداشته و در اصلاح به آنها کت گفته می شود. برای تهویه هوای شوادان مسجد دو روزنه وجود دارد که از ویژگی های معماری دزفول در بناهای تاریخی و بافت قدیم دزفول می باشد که در دزفولی آنها را “دریزه” می نامند.
درب ورودی شوادان مسجد در صحن اصلی آن قرار داشته و از قدیم برای استراحت نمازگزاران در تابستان های گرم خوزستان مورد استفاده قرارمی گرفته است.
مسجد جامع در سال های انقلاب و نیز بعد از آن به عنوان های یکی از پایگاه های مهم شهر دزفول فعالیت داشته و در حال حاضر در ایام سال و مناسبت های مختلف مراسم مذهبی در آن برگزار می شود.
مسجد جامع دزفول به شماره ۲۸۷ درفهرست آثار ملی به ثبت رسیده است.
