پس از گرویدن ایرانیان به اسلام، ساخت مساجد برای پرستش و انجام امور مذهبی به جای آتشکده‌ها در هر شهر و روستایی باب شد. با توجه به دوره‌های اسلامی، معماران در ساخت بناها از یکی از 4 شیوه معماری اسلامی بهره می‌بردند که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را داشتند. بنای ابتدایی مسجد جامع خرم‌آباد که در سال 941 ه.ش به دستور یکی از اتابکان لُر ساخته شد، در دوران مختلف مورد تعمیرات فراوان قرار گرفت. اولین تعمیر آن در زمان صفویان و در سال 1077 ه.ش انجام شد، دو تعمیر شاخص دیگر نیز پس از این تاریخ در دوره‌های مختلف بر روی این بنا صورت گرفت.

در سال 1322 ه.ش نیز تغییراتی در بنای مسجد داده شد به گونه‌ای که در قسمت شمال و جنوب مسجد، اطاق‌هایی برای استفاده طلاب به بنای مسجد الحاق شدند. با توجه به خیابان‌کشی‌های دوران پهلوی قسمت‌هایی از مسجد ویران و مسجدی بر روی ویرانه‌های مسجد قدیمی ساخته شد. بنای کنونی مسجد که تا حدود زیادی نوسازی شده، مشتمل بر ایوانی در جانب شرقی و شبستان ستونداری به ابعاد ۹×۳۰ متر است که پوشش طاق و گنبد آن بر روی ۷ ستون چهار ضلعی قرار می گیرد . طاق های بالای ستون ها در این شبستان توسط تیرهای چوبی به هم متصل شده و نیروی رانشی آنها مهار شده است . از دیگر ویژگی‌های مسجد جامع خرم‌آباد که در خیابان مطهری واقع شده است، می توان به 3 سنگ نوشته از دستورات پادشاهان صفوی و تزئینات کاشیکاری اشاره کرد. این جاذبه ی مذهبی همواره مورد توجه تعداد کثیری از گردشگران واقع میشود .