Kent merkezinde, Atatürk Caddesi üzerindedir. Osmanlı sultanlarından Yıldırım Bayezıd tarafından yaptırılmış olup, 1400 yılında tamamlanmıştır. Mimarının Ali Neccar olduğu sanılmaktadır. Mülkiyeti Vakıflar Genel Müdürlüğü’ne aittir.

Caminin inşasına ait bir menkıbe vardır. Rivayete göre; Yıldırım Bayezıd, Niğbolu muharebesinde muzaffer olunca yirmi cami yaptırmaya karar verir. Bursa’ya geldiğinde bu fikrini damadı olan Emir Sultan’a söylemiş, O’da yirmi cami yerine yirmi kubbeli bir cami yapılmasını tavsiye etmiştir.

Caminin yeri de Emir Sultan’a, rüyasında manevi bir işaretle gösterilmiş, ertesi gün bu işaret edilen yerde çimen bittiği görülerek caminin yeri tespit edilmiştir. Karar Padişaha bildirilmiş, Padişah da bunu uygun görerek caminin inşasını başlatmıştır. Cami, Niğbolu zaferinde kazanılan ganimet mallarıyla yaptırılmıştır.

Ulu Camii ile ilgili bir diğer menkıbe de şadırvanı hakkındadır; Caminin inşaatı esnasında şadırvanın yerinde yaşlıca bir kadına ait bir ev olduğu ve gönül rızası ile satmadığı için devlet büyüklerinin İslam hukukuna saygıları gereği zorla almadığı anlatılır. Bu ev, namaz kılma mahalli dışında olmak kaydıyla ve üstü açık şekilde öylece bırakılmıştır. Kadının vefatından sonra bu yerin camiye dahil edildiği rivayet edilmektedir. Boş bırakılan bu yerde bulunan şu anki şadırvan daha sonraki yıllarda İstanbul’dan Bursa’ya siyasi sürgün olarak gelen Karaçelebizade Abdulaziz Efendi tarafından yaptırılmıştır. Seyyah Evliya Çelebi 1640’lı yıllarda suyu Uludağ’dan gelen bu güzel havuzun içinde alabalıkların yüzdüğünü ifade eder. En tepeden Allah’ın birliğini ifade edercesine tek merkezden kaynayan bu şadırvanın suyu, havuza dökülürken Allah’ı teşbih eder gibi otuz üç ayrı yerden akmaktadır.

Caminin ilk imam-hatibi, Mevlid-i Şerif yazarı Süleyman Çelebi’dir. Mevlid-i Şerif’i yazmasına vesile olan meşhur hadise burada cereyan etmiştir. 1409 yılı Ramazan ayında ikindi namazını müteakip kürsüye çıkan vaiz efendi, konuşması esnasında “Rasüller arasında fark yoktur…” (Bakara 285) ayetinin tefsirini yaparken, cemaatten biri itiraz ederek “Risalet yönüyle aralarında fark olmasa bile benim peygamberim Hz. Muhammed (s.a.v.), fazilet açısından hepsinden üstündür.” der. Bu mesele tartışma konusu olur. Bu konuşmaya şahit olan Süleyman Çelebi o dakikadan itibaren Hz. Peygamber’in faziletlerini anlatan Mevlid-i Şerif’ini yazmaya karar verir. Mevlid-i Şerif Türkçe yazılmış olup yaklaşık bin beyittir.

Hutbe’nin sağ tarafında yüksekçe bir yere asılan siyah örtü, Kabe kapısının örtüsüdür. Mısır Seferi’nden sonra halife olan Yavuz Sultan Selim, Mekke’de onarıma girişmiş, bu arada Kabe’nin örtüsünü İstanbul’dan gönderilen yeni örtü ile değiştirmiştir. Yavuz, eski örtüyü ise Bursa’ya getirtip Ulu Cami’ye hediye etmiş ve kendi elleri ile taşıyıp asmıştır. Saf altın iplik ile üzerine ayetler işlenmiş bu örtü, yüzyıllar boyu kararmadan kalmıştır ;ancak yapılan bazı hatalı restorasyonlar sonucu caminin rutubet alması üzerine işlemeleri dökülmüş olduğundan günümüzde ayetler ancak parlak ışık altında görülebilir.

Yapılış tarzı açısından Osmanlı mimarisinde özgün bir yapı olan Ulu Camii, 55,00 x 69,00 metre ölçülerinde, dikdörtgen planlı bir yapıdır. Toplam iç alanı 3.165,5 m2’dir. Türkiye’deki “Ulu Cami” ismindeki camilerin en büyüğüdür. Mihrabın bulunduğu duvar diğer duvardan daha büyüktür. On iki ayak üzerine yirmi kubbe ile üzeri örtülmüş olan caminin ortasındaki kubbenin üstü açıktır. Son yıllarda bu açıklık camla kaplanmıştır. Duvarları tümüyle düzgün kesme taş ile örülmüştür.

Ankara savaşında Yıldırım Bayezıd’ı yenen Timur, orduları ile Bursa’ya gelip, caminin kuzey kapısını yakarak tahrip etmiştir. Karamanoğlu Mehmet Bey tarafından da çevresine odun yığılarak yakılmıştır. 1855 yılında meydana gelen depremde caminin on sekiz kubbesi çökmüş, sadece batı minaresinin dibindeki kubbe ile mihrap önü kubbesi ayakta kalmıştır. 1889 yılında çıkan bir yangında minarelerin ahşap olan külahları yanmış, sonrasında kâgir olarak yeniden yapılmıştır. 1959-1961 yıllarındaki onarımlarda sıvalı olan duvarlar kazınmış, kuzey yönündeki kapı da aslına uygun olarak yeniden yapılmıştır. 1494, 1503, 1551, 1563, 1567, 1572, 1668, 1670, 1724, 1742, 1815, 1855 ve1861 yıllarında büyük çapta onarımlar yapılmış, bugünkü görünümüne kavuşmuştur.

14. yüzyıl izlerini taşıyan sekiz sıraya düzenlenmiş istalaktitleri, dış yan köşelerde kum saati biçimli sütunceleri ile zengin görünümlü olan mihrap, 1751 yılında tamamlanmıştır. Sol tarafında mihrabı yapan Mehmet ustanın adı yazılıdır. Ceviz ağacından yapılmış ve siyah renge boyanmış olan minber, caminin en güzel en sanatkarane işlenmiş, eşine az rastlanır bir sanat eseridir. Kapısı üzerinde bulunan 0,40 x 1,00 metre boyutlarındaki kitabede, Yıldırım Bayezıd’in emri ile 802 H. (1400) yılında tamamlandığı belirtilmektedir. Minber, Manisa da Saruhanlı İshak Bey’in 1379 tarihli Ulu Camii minberini yapan Antepli Hacı Mehmet b. Abdülaziz el Dukki’nin eseridir. Bu bilgiyi veren yazı, minberin sağ korkuluğunda dikey olarak yazılmıştır. Künkedari Sanatı ile yapılmıştır. Tutkal ve çivi kullanılmadan, geometrik şekilde oyularak birbirine geçme ile meydana getirilmiş bir eserdir. Doğu yüzünde bazı çıkıntıları vardır ve bunların güneş sistemi ile gezegenler olduğu söylenir. Üzerindeki işlemeler ile bu minber, Selçuklu üslubundan Osmanlı üslubuna geçişin bir şaheseridir.

Zarif sekiz sütun üzerine oturan yüksek ve sade müezzin mahfili 1549 yılında yaptırılmıştır. Mahfilin karşısındaki ayağa yerleştirilmiş yuvarlak tek parça mermerden oyulmuş taş kürsü, 1815 yılında yaptırılmıştır. Caminin doğu, batı ve kuzey yönünde olmak üzere üç kapısı vardır. Bu kapılardan kuzey ve batı yöndekiler yeni olup, doğudaki kapı kanatları camiyle aynı dönemde yapılmıştır. Ahşap kanatları ceviz ağacındandır. Bazı yerleri bozulmuş olmasına rağmen, günümüze kadar sağlam olarak gelebilmiştir. Oyma ve geçmeli geometrik motiflerle süslü kanatlar, caminin minberine uygun olarak 16. Yüzyılın karakteristik özelliğini taşımaktadır. Kuzey yönündeki avluya açılan taç kapısının görümünü, eserin heybetini bir kat daha artırmaktadır. Kavsarası on bir sıra düzenlenmiş istalaktitlerden oluşmakta, parlak nişinin etrafını geniş ve sade bir silme dolanmaktadır.

Caminin pencereleri biçim ve ölçü bakımından her cephede farklı olup, söveleri düz mermerlidir. Pencere alınlıklarında “nefeslik” denilen küçük açıklıkları bulunmaktadır. Güney duvarındaki bir alt sıra pencereler, sonradan kapatılmıştır. Üst sıra pencereler, alt sıra pencerelerle aynı eksen üzerinde değildir. Duvar kalınlıkları birbirinden farklıdır. Doğu 2,80 metre, batı 3,10 metre, kuzey 2,40 metre ve güney duvarı ise 2,20 metre kalınlığındadır.

Ulu Cami’nin iç duvarlarını süsleyen levhaların çoğunun altında, hattatının imzası bulunmaktadır. Büyük çoğunluğunun eksikleri Hattat Şefik Bey tarafından düzeltilmiş veya yeniden yazılmıştır. Cami içinde 13 ayrı yazı karakteri ile 41 ayrı hattat tarafından, duvara yazılmış 87, levha halinde 105, tamamı 192 adet yazı mevcuttur. Ayrıca çok değerli saatler, şamdanlar, Kur’an-ı Kerimler bulunmaktadır.

Cami, doğu ve batı köşelerinde iki minareye sahiptir. Batıda yer alan minare, Yıldırım Bayezıd tarafından yaptırılmıştır. Camiye bitişik olan minare kaidesi tamamen mermerden olup, gövdesi tuğla örtülüdür. Dıştan ve işten olmak üzere bu minareye çıkan iki yol vardır. Birisi kubbelere, diğeri şerefesine çıkar. Şerefeler iki minarede de eş olup, altı sıra tuğla istalaktitlerle düzenlenmiştir. Cami avlusunda üç şadırvan bulunmaktadır. Cami içerisindeki şadırvanın, Osmanlı Devleti’nin ilk yıllarında, Türklerin suya olan ilgilerinden kaynaklanarak tasarladığı tahmin edilmektedir. On altı köşeli havuz, üç çanaklı fıskiyeden sekiz kol halinde dökülen sularla dolarak musluklara dağıtılmaktadır. Mihrap ekseni ile her üç kapının ekseni şadırvanın merkezinde birleşmektedir.