海原清真大寺經多次重修擴建而成,佔地面積為4100平方米,內有建築面積1025平方米,修建經堂和大殿460平方米。式樣採用中國宮殿式和阿拉伯建築藝術相結合,經堂五間,大殿七間,為磚木結構。大殿主體建築兩脊一卷300平方米,可容納600多人,捲棚110平方米,經堂為三層,下層五間,中層三間,上層一間,共240平方米,高11.7米。
望月台、經堂和大殿全部用3釐米厚的松木板鋪墊而成,二道院內建有正房三間(五檁)、東西廂房六間、過道學房五間、沐浴室三間、保管室五間、衞生間一間,共24間,360平方米,總計建築面積約1470平方米。
經堂和大殿樓四面的挑角、捲棚前檐以及所有的門窗都是精心雕刻的花紋組成。門窗上檐飾以金字《古蘭經》經文浮雕,顯得分外肅穆莊嚴,高大的拱形門洞用磚砌而成,上面建有三層木隔宣禮樓,高達8米,整個建築氣勢宏大肅穆,壯觀。寺院週圍還有與寺同齡的參天大榆樹14棵,圍徑4米左右,更增添了大寺的宏偉雄姿。
海原清真大寺是海原縣最古老的一座伊斯蘭教寺院,始建於明神宗萬曆年間,距今已有四百二十多年的歷史。寺院座落在海原縣城內西北側,即大寺巷內,是該縣穆斯林宗教活動的中心場所。