سر در معرق این مسجد تا پایان سال 1011 ساخته شده و اتمام ساختمان و تزیینات آن در سال 1028 قمری پایان یافت.
کتیبهُ سر در آن به خط ثلث علیرضا عباسی دز سال 1012 قمری است و معمار و بنای مسجد، استاد محمد رضا اصفهانی بوده است که نام او در داخل محراب مسجد در دو لوحهُ کوچک آورده شده است.
شیخ لطف الله از علمای بزرگ شیعه از مردم میس و از قراء جبل عامل؛ لبنان امروزی بوده است که به دعوت شاه عباس اول، اصفهان را محل اقامت خود قرار داد.
به منظور تجلیل ازاو این مسجد برای تدریس و نمازگزاری وی اختصاص داده شد و وجه تسمیهُ مسجد مزبور به نام شیخ لطف‌الله از همین جهت است. شیخ لطف الله 6 سال قبل از در گذشت شاه عباس اول وفات یافت.
این مسجد دارای گنبدی است که از درون و بیرون با کاشی‌کاری‌های زیبا پوشیده شده است. این گنبد روی چندین تاق کنگره دار مرتفع استوار است و با آیات قرآنی آراسته شده است.
در فراز آن دایره‌ای وجود دارد که دارای منافذی است که با تزیینات فلزی آراسته شده است و برای روشنایی و تهویه به کار می‌رود.
این گنبد به نقوش اسلیمی بسیار ظریفی تزیین شده که در قشر خارجی به یک ستاره هشت‌گوش ساخته شده از کاشی‌های معرق رنگارنگ منتهی می‌شود.
قلّه آن نیز به کلاهکی منتهی می‌شود که با کره‌هایی منظم تزیین شده است، محراب از یک طاق دندانه دار تشکیل شده که بر فراز آن نقوش ظریف اسلیمی نقش بسته است.
این طاق کنگره‌دار از داخل دارای مقرنس‌های صدفی شکل است که در انتهای آن به نقوش گیاهی زیبایی آراسته شده است.
این مسجد از لحاظ زیبایی نقوش و اسلیمی های به کار رفته در آن بی‌نظیر به شمار می‌آید.
در سال 1307 با توجه به طرح‌های اصلی و کاشی‌های موجود نسبت به مرمت سردر و گنبد اقدام شد. کتیبه نمای خارجی گنبد نیز نشان دهنده تعمیراتی است که توسط اداره باستان‌شناسی در سال 1315 انجام شده است.
در جلوی مسجد حوض 8 ضلعی زیبایی قرار داشته که در سال‌های 1316 تا 1318 برداشته شده است. در این زمان پوشش کف گنبد خانه از جنس گچ بوده و پنجره‌های چوبی منصوب در آن روشنایی زیرزمین را تامین می‌کرده است.
محراب مسجد شیخ لطف الها از شاهکارهای بی‌نظیر هنر معماری و از زیباترین محراب‌های است که در مساجد دیگر اصفهان میتوان مشاهده کرد.
این محراب با کاشیکاری معرق و مقرنس‌های بسیار دلپذیر تزیین شده است. درون محراب دو لوح وجود دارد. در اطراف محراب کتیبههایی به خط علیرضا عباسی و خطاط دیگری که باقر نام داشته است، دیده می‌شود.
در این کتیبهها روایاتی از پیامبر اکرم و امام ششم شیعیان امام جعفر صادق نقل شده است.
اشعاری نیز بر کتیبههای ضلع‌های شرقی و غربی به چشم میخورد که احتمالاً سراینده آنها شیخ بهایی، عارف دانشمند و شاعر بزرگ دوره صفوی است.
