Alemdar Caddesi üzerinde Gülhane Parkı karşısında yer alan Zeynep Sultan Camisi’ni Sultan III.Ahmet’in (1703-1730) kızı Zeynep Sultan 1769 yılında yaptırmıştır. Yapının mimarı Mehmet Tahir Ağa’dır. Zeynep Sultan Camisi ile birlikte bir sıbyan mektebi, bir sebil ve bir de çeşme yapılmıştır. Ancak, çeşme ve sebil, atlı tramvayların buradan geçebilmesi için yol genişletilmesi sırasında kaldırılmıştır. Daha sonra bu sebilin yerine 1780 tarihli, Sirkeci’deki I.Abdülhamit Külliyesinin (bu yapı da günümüze ulaşamamıştır) yine Mehmet Tahir Ağa’nın eseri olan sebil (1777) ve çeşme buraya taşınmıştır.

Zeynep Sultan Camisi de XVIII.yüzyılın sonlarına tarihlenen barok üslupta bir yapıdır. Mimar Mehmet Tahir Ağa bu camiden altı yıl önce (1763) yapmış olduğu Laleli Camisi’nde barok üslubun tüm özelliklerini uygulamış olmasına rağmen burada barok ile klasik üslubu kaynaştırmıştır.

Zeynep Sultan Camisi sıbyan mektebi, medrese, meşruta evler ile hazirenin bulunduğu bir avlu içerisindedir. Kuzeydoğudan ve güneybatıdan girilen avlusunun kapısı üzerinde sonradan yazılmış bir kitabede banisinin ismi ile bir de besmele bulunmaktadır. Caminin dört porfir sütunlu, sivri kemerli ve beş kubbeli son cemaat yerinden içeriye girilir. Caminin ana mekânı kare planlı olup, güney duvarında dikdörtgen çıkıntı yapan bölüm mihraba aittir. Kare mekânı örten 12.20 metre çapındaki kubbe trompların taşıdığı bir kasnak üzerine oturtulmuştur. Kubbenin ağırlığı trompların yardımıyla duvarlar tarafından taşınmaktadır. Girişin hemen üzerinde altı ince mermer sütunun taşıdığı ahşap bir kadınlar mahfili, onun solunda da hünkâr mahfili bulunmaktadır. Kubbe kasnağındaki yuvarlak alçı pencereler ve duvarlardaki dikdörtgen pencerelerle iç mekân aydınlatılmıştır. Caminin içerisi zengin kalem işleriyle süslenmiştir. Burada rûmi, palmet, lotus gibi klasik üslubun öğelerine yer verilmiştir.

Minare, caminin batısında olup, kürsü ve pabuç kısımları kesme taştan, gövdesi tuğladan tek şerefelidir. Minarenin tuğla gövdesi yapılırken taş merdivenler dışarıdan görülecek şekilde bırakılmış ve böylece tuğla örgü arasında beyaz renkleriyle helezoni bir şekilde minareye özgü bir konum yaratılmıştır. Minarenin şerefesindeki bitkisel bezemeli demir korkuluklar da tamamen barok üslubu yansıtmaktadır.

Caminin batısında, 1967 yılında yenilenen meşruta evlerinin yanı başındaki sıbyan mektebi ve önünde de haziresi bulunmaktadır. 1970 yangınında medrese ve sıbyan mektebi yanmış, 1983’te Vakıflar Genel Müdürlüğü tarafından onarılmış ve Abideleri Koruma Derneği’ne tahsis edilmiştir. Caminin haziresinde Zeynep Sultan’dan başka Alemdar Mustafa Paşa’nın mezarı vardır.

Zeynep Sultan Camisi uzun süre harap bir durumda kalmış, 1917’de onarılmıştır. Bunun ardından 1958’de Vakıflar Genel Müdürlüğü’nce, 1983’te de Abideleri Koruma Derneğince onarılmıştır.