İlk inşa tarihi bilinmemekle birlikte araştırmacılar banisi olduğu düşünülen Ahi Elvan’ın XIV. yüzyılda yaşadığından ve 1386 yılında vefat ettiğinden hareket ederek XIV. yüzyılda yapılmış olabileceğini ifade etmektedirler. Caminin minberi üzerindeki kitabeden 1413 yılında yenilendiği anlaşılıyor. Kitabeye göre Hacı Mehmed Bey’in oğlu Hacı Elvan tarafından yapı yenilenmiştir. Cami 1952-1956 ve 1962 yıllarında onarım geçirdi. 1985 yılındaki bir yangında batı cephesi hasar görmüş ve aynı yıl tadil edilmiştir.

Meyilli bir kaya üzerine inşa edilen cami, kuzey güney doğrultusunda düzgün olmayan dikdörtgen bir plana sahiptir. Ahşap destekli harim, mihraba dik dört sahınlıdır. Sahınlardan doğudan ikinci sıradaki diğerlerinden daha geniş ve yüksektir. Her bir sırada dört adet olmak üzere üç sıra halinde toplam 12 ahşap direk yer almaktadır. Ahşap kirişli düz tavanı taşıyan direkler, kaidesiz bir şekilde yapılıp üzerlerine devşirme mermer başlıklar vardır. Batıdaki sahın dışındaki üç sahında üst örtü konsollarla yükselmektedir. Mihrap aksındaki ikinci sahın iki sıra, diğerleri bir sıra konsol dizisine sahiptir. Harimin kuzeyinde “U” şeklinde uzanan galeri katı mevcuttur. Kuzey kenarda tek kemer gözü genişliğinde boylu boyunca uzanan galeri katı, doğu ve batı cephelerde üç kemer gözü genişliğindedir. Caminin duvarlarında altta taş, üstte kerpiç malzeme kullanılıp daha sonra tuğla ile desteklenmiştir. Caminin iç konstrüksiyonu ahşaptandır. Yapının ana girişi kuzey cephede değil, doğu cephenin ortasında bulunmaktadır. Kuzey cephesinde de galeri katına açılan bir kapı yer almaktadır. İki giriş kapısı da taç kapı özelliği göstermeyen basit açıklık şeklindedir. Üç cephede açılan pencereler çift sıra halindedir. Pencereler düz atkı kemerli dikdörtgen çerçevelidir. Sonradan caminin kuzey batısına duvara bitişik kare kaideli, silindirik gövdeli ve tek şerefeli bir minare eklenmiştir.

Caminin mihrabı simetri ekseninde değildir. Dört sahınlı olduğu için mihrap doğudan ikinci sahnı ortalayacak şekildedir. Çokgen nişe sahip mihrap, alçıdan kalıplama tekniğine sahiptir. Mihrapta, geometrik süsleme ağırlıklı bezemeler mevcuttur. Caminin önemli ögelerinden biri de minberidir. Ceviz ağacından taklit kündekârî tekniğinde yapılan minber geometrik, bitkisel ve yazılı süslemeler ile bezelidir. Ustası kitabesine göre Harputlu Bayezid oğlu Mehmed’dir. Minber bütünüyle korunamayıp bazı parçaları kaybolmuştur. Minberi kadar önemli bir başka ögesi pencere kanatlarıdır. Bazıları hakiki kündekârî tekniğindedir. Her biri birbirinden farklı süsleme sahip pencere kanatlarının usta kitabesi yoktur. Ancak minberle aynı ustanın yaptığı düşünülmektedir. Bugün yerinde görülemeyen pencere kanatları, işgüzar bir hayır derneği tarafından yapılan onarımda sökülerek moloz yığınları arasına atılmış, tesadüf sonucu görülmüş ve ilgililer duruma el koymuştur. Günümüzde pencere kanatları, İstanbul’daki Vakıflar Bölge Müdürlüğü Türk İnşaat ve Sanat Eserleri Müzesi’nde sergilenmektedir.