Официальная церемония прошла 10 февраля 1910 года.
В 1798 году свыше пятисот военнослужащих мусульман подали прошение о пожаловании им молитвенного дома. В начале XIX века по заказу военного ведомства даже были созданы несколько проектов. Однако появилась мечеть в Санкт-Петербурге только в начале века XX-го.
Мечеть создали на пожертвования верующих. Всероссийская благотворительная кампания по сбору средств стала возможной благодаря изменениям в общественной жизни страны после революционных событий, а именно манифесту 17 апреля 1905 года «О свободе вероисповедания» и манифесту 17 октября 1905 года «О предоставлении подданным демократических гражданских прав».
Конкурс проектов в 1907 году объявило императорское общество архитекторов в журнале «Зодчий». Одним из требований было создание условий для совершения намазов в подвальном помещении при увеличении числа верующих в праздничные дни. На конкурс подали 45 работ. Выбор пал на проект Николая Васильевича Васильева, гражданского инженера и художника-архитектора. К работе над мечетью привлекли еще одного гражданского инженера — польского мусульманина Степана Самуиловича Кричинского.
10 февраля 1910 года Соборную мечеть заложили на Кронверкском проспекте. Событие приурочили к 25-летию вступления на престол эмира Бухарского Сеид-Абдул-Ахад-хана, который сам присутствовал на церемонии.
Открытие мечети приурочили к 300-летию дома Романовых. Официальная церемония состоялась в 1913 году. Однако на деле отделка внутренних интерьеров продолжалась еще долго: завершили работы только через 7 лет — в 1920-м.
Отделку мечети выполнили по рисункам Л. Максимова. Художник специально ездил в Самарканд для зарисовки орнамента мечетей Шах-Зинде и Гур-Эмир. Стены мечети снаружи и внутри украшены цитатами из Корана.
Длина Соборной мечети составляет 45 метров, ширина – 32 метра. Главный купол возвышается на 39 метров. Мечеть вмещает до 5000 человек, является действующим мусульманским храмом и культурным центром.