Cami, bünyesindeki türbeyle birlikte dıştan 34,70x32,70 m. ebadındadır. Yapının son cemaat mahallinin batı tarafına, 14,75 x 11,20 m. ölçüsünde bir mekân daha bulunmaktadır. Batıda bir; kuzeyde iki sıra hâlinde yer alan revakların ve her iki yönde bir sıra sundurmanın çevirdiği dikdörtgen avlunun güneyinde yer alan harim 11,40 x 23,30 m. ölçüsündeki bir saha üzerinde kuruludur.

Adana Ulu Camii harimi, her biri küçük ve sade başlıklı dört sütun üzerine inşa edilen beşer sivri kemer gözlü kıbleye paralel iki şahından meydana gelmiştir. Bunlardan mihrap önü mekânı, köşelerde geçişi üçgenlerin sağladığı bir kubbe ile, diğer yerler ise çapraz tonozlarla örtülmüştür. Dıştan Memluklu kubbelerini hatırlatan mihrap önünün sivri kubbesi, siyah-beyaz taşların münavebeli olarak kullanılması ile meydana gelmektedir. Her kenarında birer sivri kemerli pencerenin yer aldığı on iki köşeli yüksek kasnak üzerine oturmakta olan bu kubbe kurşunla kaplanmıştır. Harimde kemerleri duvarlara bağlayan konsollarda korint tipi devşirme sütun başlıklar kullanılmıştır.

Harimin batısında yer alan kıbleye dik bir şekilde tanzim edilmiş 3 m. genişliğinde ve 11,20 m. boyundaki mekân, iki kubbe ve bir yarım kubbe ile örtülmüştür. Hâlen ikinci bir son cemâat mahalli durumunda olan bu mekân, bir pencere ve bir kapı ile doğudaki harime; bir ara kapı ile kuzeydeki son cemâat mahalline; bir kapıyla da batıdaki hazireye açılmaktadır. Ancak harimle bağlantıyı sağlayan şimdiki kapının da eskiden parmaklıklı bir ara pencere olduğu, parmaklık yuvalarından anlaşılmaktadır.

Camiin biri doğrudan doğruya avluya, diğeri batıdaki bölümün kubbeli dehlizlerinden sonra revaklı son cemâat mahalline açılan iki taç kapısı vardır. Sıcak iklimin tesirini hafifletmek için oldukça geniş yapılan son cemâat yeri, kuzeydeki dikdörtgen avlunun batısındaki bir sıra, kuzeyinde ise iki sıra hâlinde tanzim olunan revaklardan teşekkül etmektedir. Ayrıca her iki yönden bir sundurma bulunmaktadır.

Son cemaat yeri sütunları köşeleri hafifçe pahlanmış olan dikdörtgen prizma şeklindeki hantal başlıklar üzerindeki sivri  kemerleri taşımaktadır. Bu kemerlere istinat eden sekiz köşeli kasnak üzerine ise alaturka kiremit ile kaplanmış bulunan, pandantifli kubbelere oturmaktadır. (Resim 4,6).Bu kubbelerin sayısı yirmi birdir. Her kemer gözünün karşısında sivri alınlıklı bir pencerenin yer aldığı kuzey revakı, profilli alınlığı olan dikdörtgen ve sâde bir kapıyla batıdaki bölüme bağlanırken, avlunun batısındaki revak de çini kaplamalı bir alınlıkla süslenmiş olan dikdörtgen bir ara kapıyla harimin batısındaki mekâna açılmaktadır. Batı duvarının kuzey ucunda büyük bir dolap nişi yer almaktadır.

Avlu bugün yer yer bozuk ve fazla zengin olmayan geometrik desenli kompozisyonlar hâlinde siyah beyaz mermerlerle döşenmiştir. Burada bu sıcak iklime rağmen orijinal şadırvan veya başka bir su tesisatı bulunmamaktadır. Harimin kuzey duvarı, siyah-beyaz taş sıralarından meydana gelen kısa ayaklar üzerinde yükselmekte ve aynı renkteki taşlarla örülü olan, etrafı biri geometrik, diğeri mukarnas iki silme ile çevrilmiş üç sivri kemerden teşekkül etmektedir.

İklim dikkate alınarak bu kemerler büyük yapılmış olup her üçü de harime açılan kapı durumundadır. Bu kapılara söve pervazları konulmamıştır. Cephe, çatının saçaklara profilli konsollarla tamamlanmıştır.

Kuzeydeki üç kapı boyunca uzanan ve ince ahşaplar üzerine inşa edilen müezzin mahfili, mihrap ve minbere göre daha sâdedir. Bununla beraber Evliya Çelebi'nin çok övdüğü mahfil iri baklava dilimi şeklindeki desenleri, hançervâri ve boğumlu sarkıtları ve sütuncukların dirsek şeklindeki başlıkları ile değişik bir görünüşe sahiptir.

Camiin doğu taç kapısı, minare bordürleri, harimin kuzey cephesi kemerleri, mihrap önü kubbe kasnağı, minber ile doğudaki türbe önü mekânının kemerlerinde ve kıble duvarının dış yüzünde siyah ve beyaz taş sıraları münavebeli olarak kullanılmış diğer yerler tamamen beyaz kesme taştan yapılmıştır. Camiin güney-batı tarafındaki kapı ve pencere alınlıklarında çok az olmakla beraber tuğla da kullanılmıştır. İçten sıvalı dıştan sıvasız olan duvarların kalınlığı harimde 1,55 m.'yi, son cemâat yerinde ise 0,95 m'yi bulmaktadır. Zemin ahşap döşemedir.

Harimin kuzey duvarı ve mihrabın bulunduğu kemer gözü hâriç her kemer gözü karşısına dikdörtgen şeklinde birer pencere konulmuştur. Bunlardan harimin batısındaki dikine mekâna açılan batı penceresi aynı zamanda ara kapı durumundadır. Kıble duvarındaki pencerelerin üstünde birer renkli camlı pencere (revzen) bulunmaktadır.

Batıdaki dikine mekânın kıble penceresi daha geniş, daha yüksek ve tuğladan sivri alınlıklı olarak inşa edilmiştir. Bu bölümün batı duvarındaki bir pencere ile bir kapı da tuğladan sâde alınlıklı olarak yapılmıştır. Son cemâat mahallinin kuzey duvarında da her kemer gözünün karşısına içten sivri kemerli, dıştan düz atkılı ve üzerlerinde sâde hafifletme kemerlerinin bulunduğu birer pencere konulmuştur. Böylece içerisinin yeterince ışık alması sağlandığı gibi duvarlara da hareketlilik kazandırılmıştır.

Taç kapı, dikdörtgen blok içerisindeki sivri ve Bursa kemerli iki silme tarafından kuşatılan mukarnaslı niş ile basık kemerli kapının iki tarafındaki mihrabiyelerden oluşmaktadır.

Kapının üstünde inşâ kitabesi vardır. Doğudaki taç kapının Memluklu üslûbunda yapılmış olmasına karşılık bu kapının ondan farklı ve Osmanlı üslûbuna yakın bir tarzda olması, Ramazanoğulları'nın hakimiyet değiştirmesiyle yakından alâkalıdır. Zira bu beylik 1516 yılına kadar Memlukların nüfuzu altında bulundukları için 1509 tarihli Doğu taç kapısı renkli taş işçiliği, nispetleri ve hattâ yazılarının üslûbu itibariyle Mısır tesiri gösterir. Halbuki 1541 tarihli ikincisi sâde görünüşü ve mukarnasları ile daha çok Osmanlıyı hatırlatır.