Sivas Kalesi’nin ve 4 Eylül Parkı’nın güneydoğusunda bulunan bu medreseyi Selçuklu Veziri Sahip Ata Fahrettin Ali 1271 yılında yaptırmıştır. Mimarı (Kaluyan-ı El Konevi) Konyalı Kaluyan'dır.

Evliya Çelebi bu medreseden Kızıl Medrese diye söz etmiştir. Medrese ile ilgili olarak; “Bu eserin mislini yapmak mümkün olmadığını, diyar-ı İslamda emsaline rastlanmadığını, Timurlenk’in hayretle temaşa ettiğini, kapısının kale kapısı kadar sağlam olduğunu, iki katlı yapıldığını, 80 oda ihtiva ettiğini, talebenin kışın alt katlardaki odalarda çalıştıklarından bir müderris, iki sufi, 20 talebesi olduğunu; mescidin bir imamı, iki müezzini, kütüphanesinde bir hafız-ı kütup, bir kapıcı ve ferraş bulunduğunu; mescit kütüphaneden başka bir de fakirler için yemek pişirilen darrüziyafesi olduğunu” belirtmiştir.

Selçuklu medreselerinden günümüze iyi bir durumda gelebilen bu medrese dikdörtgen planlıdır. Gök medresenin 14 odası ve bir mescidi bulunmaktadır. Giriş kısmının üzeri dört kollu yıldız şeklinde bir tonoz ile örtülmüştür. Gök Medrese’nin mermer portali Çifte Minareli Medrese’ye benzer şekilde iki yanına kabartma bezemeli kuleler üzerinde yükselen iki minare ilave edilmiştir.

Portalin en üst bölümünde “Kılıçarslan’ın oğlu Gıyaseddin Keyhüsrev’in Saltanat günlerinde imar edildi” yazılı bir kitabe bulunmaktadır.

Portal zengin süslemesi ile döneminin en önemli yapıları arasındadır. Kapı kemerinin iki yanına 12 hayvan başı kabartması yerleştirilmiştir. Ayrıca iri yıldız motifleri, hayat ağacı, küçük kuşlar, kartallar bitkisel motiflerin arasında dikkati çekmektedir. Ön yüzdeki köşelere kabartma bezeli kuleler yerleştirilmiş, üzerine de yivli gövdeli birer şerefeli iki minare oturtulmuştur. Bu minareler yapıya anıtsal bir görünüm kazandırmıştır. Minarelerin gövdeleri kabartma, geometrik ve bitkisel motiflerle boş yer kalmamacasına bezenmiştir. Büyük olasılıkla da bunların içerisine mozaik çiniler yerleştirilmiş, ancak bunlar döküldüklerinden günümüze gelememiştir. Bu çinilerden dolayı da Gök Medrese ismini almıştır.

Portalden üzeri açık avluya girilmektedir. Avlunun ortasında altı köşeli bir havuz vardır. Avlunun kuzey ve güney taraflarına altı sütunlu, birbirlerine kemerlerle bağlanmış iki revak yerleştirilmiştir. Revakların iki yanına küçük birer eyvan yapılmış, bunların her iki yanına da üçer oda yerleştirilmiştir. Bu odalar birbirlerinden farklı ölçüdedir. Bu revakların orta kemerleri diğerlerinden daha geniştir. Revakları taşıyan kemerler devşirme olarak buraya getirilmiştir. Bunların çoğu kırık olduğundan da kelepçelerle sağlamlaştırılmıştır. Sütunların başlıkları tipik sütun başlıkları olup, palmet, yaprak gibi motiflerle bezenmiştir. Revaklar tonozlarla örtülmüştür. Arkalarında da duvarlara açılmış küçük kapılı medrese hücreleri bulunmaktadır. Hücrelerin üzerleri tonoz örtülü olup, kapı üstündeki pencerelerle aydınlatılmıştır.

Girişin karşısındaki büyük eyvan ve yanındaki iki oda günümüze gelememiştir. Girişin karşısındaki ana eyvan yıkılmış ancak, 1825 yılında dönemin müftüsü Seyit Abdullah Efendi tarafından medresenin bir bölümüne ahşap bir ikinci kat eklenmiştir. Girişin sağ tarafında mescide yer verilmiştir. Mescit, 5.00x5.00 m. ölçüsünde kare planlıdır. Üzerini Türk üçgenlerinin oluşturduğu tuğladan bir kubbe örtmektedir. Mihrabın üst kısmı iyi bir durumda olup, buraya çini ile Ayet’el Kürsi yazılmıştır. Alt kısım ise bozulmuş ve burası sıva ile örtülmüştür. Mescidin karşısına kare planlı Darülhadis (dershane) yerleştirilmiştir.