16. Yüzyıl estetiği ile 20.Yüzyıl teknolojisinin bütünleşmesinden oluşan Kocatepe, emsal camilerle ortak özellik taşır. Dört minaresiyle Selimiye’yi merkezi kubbe ve yarım kubbeleriyle Sultan Ahmed’i andırır. Anıtın pojesi için 1957’de açılan yarışmaya katılan 41 projeden Vedat Dalokay’ın çağdaş çizgiler taşıyan çalışması birinci seçildi. Ancak daha sonra bu projenin çeşitli eleştirilere uğraması yüzünden açılan yeni yarışmayı Hüsrev Taylan’ın klasik Osmanlı Mimarlığı’ndan esinlenen projesi kazandı. (1967); aynı yıl haziran ayında caminin yapımına bşlandı. 3500 m2 lik bir alanı kaplayan ve konferans salonu, kitaplığı, çarşısı ve büyük bir otoparkı bulunan camii, 1986 mayısında ibadete açıldı.

64x67 metre (4288 m2) ölçüsündeki asıl Camii (harem) kısmı, 48.5 metre yüksekliğinde, 25.5 metre çapında bir ana kubbe ile örtülüdür. ana kubbe etrafında dört yarım kubbe yer alır. Bu yarım kubbeler 12 kubbe ile genişletilmiştir. Kubbeler geleneksel tarzda kurşunla kaplanmıştır.
Asıl camii kısmına, kündekari (ahşap geçmeli) tarzda yapılmış bir ana ve dört yan kapıdan girilir. camiinin kuzey kısmında, ana giriş kapısı önünde yer alan ve 2400 m2 alanı kaplayan revaklı avluyu, bir mermer, şadırvan süsler. revaklar 14 m yüksekliğinde 26 kubbe ile örtülüdür.

Revaklı avluyu çevreleyen kubbelerle caminin yan giriş kapıları kubbelerinin alemleri mermerden, ana ve yan kubbelerle minarelerin alemleri, altın varak ile kaplı bakırdan imal edilmiştir. 88 metre yüksekliğindeki üçer şerefeli dört minareyi hem merdiven hem de asansörle çıkılır.Asıl camii bölümü olan ana mekanı “V” şeklinde mahfiller sarar. Bu mahfiller iki kat olarak uygulanmıştır.

Böylece hem harem kısmına özel bir görünüm hem yeni mekan kazandırılmıştır.Mahfillere, ana mekana bakan yüzleri mermerle kaplı altı merdivenden çıkılır. merdivenlerden çıkarken sahınlıklar hizasına ana mekana hazır balkoncukalar yapılmıştır. Bu süretle merdiven çıkışlarına ferahlık getirilmiştir.

On metre yüksekliğindeki mihrap, beyaz mermerden imal edilmiştir. 8.70 metre yüksekliğindeki minber, özel süslemelerle işlenmiş mermerden yapılmıştır.

İç tezyinatta Klasik Osmanlı Mimarisi örnek alınmış, malzeme olarak, çini, mermer, sarı maden, altın varak ve özel boyalar kullanılmıştır. Ana kubbe ve aslan göğsü yazıları pirinçten dekope süretiyle yazılmış ve altınla kaplanmıştır. Kuşak yazıları ise mermer kaplama olup, keza altın kaplamadır.

Caminin iç süslemeleri arasında ayrı bir yeri olan vitraylar, özel camdan imal edilmiş olup, Klasik Osmanlı Tarzı ile Modern Tarz arasında bir geçiş teşkil ederler.İç aydınlatma için bir adet ana avize, 32 adet uydu avize, 4 adet köşe avize kullanılmıştır. Isıtma sistemi, tabandan ısıtma tarzında, merkezi sistemle gerçekleştirilmiştir.Projesi Hüsrev Tayla ve Fatih Uluengin’e ait olan caminin Klasik Osmanlı Mimarisini yansıtmasına mukabil, konferans salonu, Otopark , Süpermarket, İdari büro gibi yan cüzler çağdaş mimariye göre yapılmış, ancak caminin Klasik üslubuna uydurulmuştur.