При включении в Список всемирного наследия ЮНЕСКО было признано целесообразным строительство мемориальной мечети исходя из принципа баланса культур и конфессий. Строительство Мечети в Казанском кремле сыграло немаловажную роль в консолидации двух основных народов, проживающих на территории Татарстана и в исполнении принципа баланса культур и конфессий на территории Кремля. Мечеть Кул Шариф является также мемориалом памяти павшим защитникам города Казани. По функции музея исламской мечеть призвана решить задачу исторической преемственности центра просвещения, каким являлась мечеть в комплексе с медресе в XVI в., основанная имамом Кул Шарифом.

Мечеть построена в 1996—2005 гг. по проекту авторской группы архитекторов фирмы «Татинвестгражданпроект» в составе: А.В.Головин, А.И.Исхаков, И.Ф.Сайфуллин, А.Х.Саттаров, М.В.Сафронов, С.П.Шакуров. Созданию окончательного проекта мечети предшествовал конкурс на разработку проекта мечети, проходивший под эгидой Союза архитекторов Республики Татарстан. По итогам двух туров был разработан проект, объединивший идеи и замыслы ряда конкурсантов. Проектом предусмотрено копирование двора мечети с учетом перепада рельефа на две платформы: верхнюю — для ритуальных, нижнюю — для музейно-экскурсионных мероприятий. Здание мечети Кул Шариф в плане представляет собой 2 пересеченных под углом 45° квадрата в виде известного в мусульманском мире знака, означающего «благословение Аллаха».

Стены представляют собой восемь пересекающихся стрельчатых арок, обрамленных высеченными в мраморе аятами из Корана и орнаментальными косичками. В образовавшиеся участки стен вписаны высокие стрельчатые окна, заполненные цветными витражами. Образующееся восьмилучевое пространство покрыто восьмилотковой кровлей. пространство центрального объема по центру перекрыто куполом с вершиной на высоте 36 м. Купол прорезан окнами в форме тюльпанов. Ассоциативно он связан с Казанской Шапкой. Входная группа двухэтажным полуцилиндром примыкает к основному объему с двумя псевдоминаретами, акцентирующими вход. Второй этаж нависает над входом, опираясь на круглые колонны. По углам основного объема расположены четыре основных минарета высотой 55 м. Мечеть имеет также 2 малых минарета и еще 2 на углах главного входного портала. Общее число полумесяцев составляет 8 — по числу минаретов исторической мечети Кул Шариф, существовавшей, согласно описаниям, в XVI веке на территории Ханского Кремля. Внутренний объем здания имеет 5 этажей, включая цокольный и технический, и несколько промежуточных площадок-уровней, вспомогательного и технического назначения.

В трех надземных этажах расположен вестибюль главного входа с группой помещений имама, молельный зал и балкон-галерея для женщин. В цокольном этаже, образующем стилобат здания, запроектированы женский распределительный вестибюль, помещения для омовений, гардеробы и Музей ислама. Вход в мечеть организован с главной молельной площади, с северной стороны здания, вход в музей ислама — с нижней, южной платформы. Помещение ритуального и музейного назначения жестко зонированы, «мужской» и «женский» потоки посетителей разделены и обеспечены самостоятельными входами и выходами. В отделке здания применены уникальные отделочные работы, соответствующие рангу этого здания, такие как: керамические панно и росписи, выполненные по технологии XVI в., резной ганч, римская мозаика, ручная резьба по дереву и камню, классические витражи и цветные стекла по технологии запекания, позолотные работы и золотое шитье, облицовка фасада мрамором и гранитом. Паркетные полы мужского и женского зала устланы персидскими коврами. В отделке интерьеров применены естественные каменные материалы — гранит, мрамор разных цветов, мраморный оникс, змеевик. 21 февраля 1996 года на территории бывшего Юнкерского училища торжественно заложен памятный знак на месте будущей мечети Кул Шариф, о строительстве которой было объявлено Указом Президента Республики Татарстан Минтимера Шаймиева (13 ноября 1995 года): «В целях сохранения исторической преемственности воссоздать здание мечети Кул Шариф...» Текст указа размещен на камне. С началом активного строительства камень был перенесен севернее мечети. Площадка перед мечетью и камнем предназначена для совершения религиозных обрядов во время крупных мусульманских праздников. Здание пожарной части («тюбетейка») является составной частью комплекса мечети Кул Шариф, располагается южнее здания мечети и связано с ним стилистически. С мечетью Кул Шариф пересекаются форма и цвет купола, завершение купола (только без полумесяца) и одинаковые отделочные материалы (мрамор).