Boyahane Camii, Erzurum’da bir dönem valilik yapmış olan Emin Paşa tarafından inşa ettirilmiştir. Aslında bu eser Boyahane Hamamı’nın soğukluk bölümünün camiye çevrilmesi sonucu ortaya çıkmıştır. İlyas isimli bir kişi 1621 yılında hamamın soğukluk bölümünün kıble yönüne bir mihrap nişi eklemiş ve böylelikle Boyahane Camii ortaya çıkmıştır. Mihrabın üzerinde İlyas isimli kişinin hamamı camiye çevirdiğine dair bir de kitabe bulunmaktadır. Bu kitabenin Türkçe anlamı şöyledir:

“Çok hayır işlemeye gayretli İlyas Ağa, emek çekip burasını cami yaptı. Daha sonra Payidar kelimesindeki illet harfini atıp, şu tarihi dedi. Bu bina kıyamete kadar ayakta dursun. Sene 1030/1621.”

Boyahane Camii mimari olarak kare tabanlı, dört duvar üzerinde yükselen ve tek kubbeli bir plandadır. Caminin önünde son cemaat yeri yoktur. Son cemaat yerinin olması gereken alana kubbe ile kapatılmış bir sundurma yerleştirilmiştir. Caminin harim kısmını kapatan kubbenin çift kademeli sivri kemerlerle oluşturulmuş trompları bulunmaktadır. Dışarıdan sekizgen kasnak üzerinde yükselen kubbenin etek kısmına dört tane pencere yerleştirilmiştir. Caminin mihrap nişi beşgen şeklinde olup, mukarnas kavsaralı olarak düzenlenmiştir. Ahşap malzemeden yapılan minber bölümü mihraba bitişik bir konumdadır ve girişi sivri bir kemerle kapatılmış durumdadır. Caminin iç mekânında kalem işi süslemelere yer verilse de bu süsler orijinal değildir. Yapıya sonradan eklenen bezemelerdir. 

Boyahane Camii’nin minaresi, hamamın erkekler kısmının soyunmalık bölümü ile birleşmiştir. Bu nedenle hamamın duvarı aynı zamanda minarenin kaidesini de oluşturmaktadır. Silindirik bir gövdeye sahip olan minarede tuğlalar farklı şekilde örülmüş ve farklı görsel kompozisyonlar ortaya çıkarılmıştır. Tek şerefeli olarak planlanan minarenin yüksekliği kısa tutulmuştur. 

Boyahane Camii, Cumhuriyetin ilk dönemlerinde bir süreliğine un fabrikası ve askeri depo olarak kullanılmıştır. Daha sonrasında harap edilerek bırakılan cami 1970’li yıllarda restore edilerek bugünkü haline kavuşmuştur.