Caminin inşa kitabesi bulunmamakla birlikte, hurufat defterlerine göre Selçuklu Sultanı III. Alâeddin Keykubad’ın azatlı kölelerinden Hayreddin Bey tarafından XIII. yüzyılın sonlarında yaptırıldığı kabul ediliyor. Minber üzerindeki 706 (1306-1307) tarihinin ise yapım yılına işaret ettiği yönünde görüşler de bulunuyor.Ulucami’deki minber, sanat tarihi açısından oldukça önemlidir. Abanoz ağacından yapılan minber sonraki yıllarda boyanmıştır. Zaman içerisinde bazı onarımlar gören minber, büyük ölçüde özgünlüğünü korumuştur.
Yapı, XVI. yüzyılda meydana gelen depremler sonucu ağır hasar gördü. Osmanlı padişahı III. Murad döneminde Mimar Sinan tarafından kapsamlı şekilde onarılan cami, IV. Murad devrinde de yeniden restore edilerek vakıflarla desteklendi. Ancak ilerleyen yıllarda yaşanan depremlerle tekrar zarar gören cami, uzun süre harap durumda kaldı.
Cami, kareye yakın dikdörtgen planlı harimi, iki katlı son cemaat yeri ve çifte minaresiyle dikkat çekiyor. Kesme taş malzemeyle inşa edilen yapının özellikle kuzey cephesi, yuvarlak kemerli pencereleri, pilastırları ve anıtsal giriş kapısıyla öne çıkıyor. Avluya doğu, batı ve kuzey yönlerinden üç ayrı kapıyla giriş sağlanıyor.
İç mekânda bağdâdî kubbe, ahşap sütunlar ve zengin kalem işi süslemeler yer alıyor. Kubbe, Allah’ın isimlerinin yazılı olduğu bölümlere ayrılırken, bitkisel motiflerle de bezeli. Harimdeki mahfil, ahşap sütunlar üzerine otururken, mihrap mermer işçiliğiyle dikkat çekiyor.
Yapının güney köşelerinde yer alan sakal-ı şerif mahfazaları, çifte minaresi ve detaylı taş işçiliği caminin özgün karakterini ortaya koyuyor. Avlu içerisinde geçmişte bulunan hazîre, medrese odaları ve kütüphane günümüze ulaşmazken, 1910 yılında yapılan üç çeşme ve şadırvan hâlâ varlığını sürdürüyor.
Kanûnî Sultan Süleyman döneminde şadırvana su getirildiği bilinirken, on dört köşeli mermer teknesi ve kitabeleriyle dikkat çeken şadırvan, caminin önemli unsurlarından biri olarak öne çıkıyor.
Çorum Ulu Camii, sahip olduğu tarihi birikim ve mimari zenginlikle hem ibadet hem de kültürel miras açısından şehrin en kıymetli yapılarından biri olmayı sürdürüyor.
