İlhanlılar döneminde, Niğde Valisi Seyfettin Sungur Ağa zamanında inşa edilmiştir. Yapı, doğu cephede yer alan taç kapının yan taraflarında biri yıkılmış olan iki minare ile camiye bitişik yerleştirilen türbeden oluşmaktadır. Yapının inşa kitabesi bulunmamaktadır. Yapının doğu taç kapısı üzerinde, doğudaki taç kapının kuzeydeki minaresinin kaidesinde vergi kitabeleri (iki vergi kitabesi), minberinde inşa kitabesi, kuzey ve doğudaki ahşap kapılar ile mihrapta çeşitli ayet kitabeleri yer almaktadır. 32,88×24,45 metrekare ölçülerinde dikdörtgen planlı olan Sungurbey Camii’ne ait olan Dışarı Camii'nde bulunan minberdeki kitabeye göre eserin İlhanlı Hükümdarı Ebu Said Bahadır Han zamanında (1316-1335) Sungur Ağa tarafından yapıldığı anlaşılmaktadır. Caminin mimarı bilinmemektedir. Kitabede adı geçen Hoca Ebubekir’in minberi ve kuzey taç kapının kapı kanatlarını, doğu taç kapısının ahşap kanı kanatlarını ise Hacı Muhammed isimli ustalar yapmıştır. Cami yangından önce çeşitli kaynaklarda da belirtildiği üzere kuzey-güney doğrultusunda sıralanan iki dizi halinde altı adet sütun ile üç nefe bölünen ve orta nefı daha geniş olan, yan neflerin üstü çapraz tonoz, orta nefin üstü kubbelerle örtülü bir yapı biçimindedir.

Dikdörtgen planlı, mihraba paralel uzanan yedi sahnlı olan caminin üstü kırma çatı ile örtülmüştür. Yapı malzemesi olarak taç kapıda, mihrapta, pencere kornişlerinde, sütun başlıklarında, kabaralarda taş ve mermer malzeme, kuzey ve doğu taç kapıları ile bugün Dışarı Camii’nde bulunan minberin de ahşap malzeme kullanılmıştır. Caminin aydınlanmasını sağlayan ondokuz pencere bulunmakta olup, dikdörtgen formlu ve sivri kemerli yapılmışlardır. Yapının doğu ve kuzey cephelerinde birer taç kapı bulunmaktadır. Eyvanlı doğu taç kapısı kaburgalı tonozla örtülmüştür. Eyvanın yan duvarlarına karşılıklı simetrik yerleştirilen mihrabiyeler bulunmaktadır. Giriş kapısının üzerinde vergi kitabesi ve onun üzerinde de gül pencere konumlandırılmıştır. Doğu taç kapısının kompozisyonunda bitkisel, geometrik ve figürlü motifler yer almaktadır. Eyvanın kuzey duvarında ve güney duvarında stilize edilmiş hayvansal motifler bulunmaktadır.

Doğu taç kapı beden duvarlarından 4,20 metre dışa taşkın, minare kaideleri ile birlikte taç kapı genişliği (eni) yaklaşık 15,75 metre, yüksekliği 11 metredir. Taç kapıya eklemlenen minarelerin dikdörtgen prizmal kaidelerinin köşeleri pahlanarak üçer panoya ayrılmıştır. Panolar geometrik süslemeli kaval silmelerle boyuna ve enine dikdörtgen iki bölüme ayrılmış, dıştan bitkisel süslemeli bordürle kuşatılmıştır. Caminin değişik mimari ögelerinde Gotik ve Kıbns mimarisinin etkileri gorülmekle birlikte, portaldeki taş süslemeler ve kapı kanatlarındaki işçiliğin islami oldugu kesin olarak kabul edilmektedir. Yapının kuzey taç kapısı, içteki mihrap ile aynı eksendedir. Kapıda kademeli dizilen farklı genişlikteki bordür ile silmeleri geometrik ve bitkisel motifler süsler. Kapı sövesinden başlayan içteki bordürün yüzeyi altıgenlerle biçimlenen altı kollu yıldızlarla süslenerek kapının üzerine yaklaşık eksene çift başlı kartal motifi işlenmiştir. Alışılmışın dışında betimlenen kartal motifinin caminin banisi Sungur Bey’i simgeliyor olabileceği belirtilmektedir. Yapının mihrabında, anıtsal taç kapısında olduğu gibi süsleme programı yoğun kullanılmıştır. Mihrabın etrafı beş bordürle çevrelenmiştir. Mihrap nişi beş sıra mukarnas kavsaralıdır. Mihrap nişinin etrafını kaval silmeler sarmaktadır. Mihrabı saran bordürlerde yedi, mihrabın sağ ve solunda birer tane olmak üzere toplam dokuz kabara bulunmaktadır. Üst bordürden sonra sivri bir kemer ve kemerin içinde de dikdörtgen formda bir pencere yer almaktadır.