Строительство мечети было начато в 1996 году как воссоздание легендарной многоминаретной мечети столицы Казанского ханства, центра религиозного просвещения и развития наук Среднего Поволжья XVI столетия. Историческая мечеть была разрушена в октябре 1552 года во время штурма Казани войсками Ивана Грозного. Воссозданная мечеть названа в честь последнего имама сеида Кул Шарифа, одного из предводителей обороны Казани.
Осенью 1995 года Президент Татарстана Шаймиев подписал указ о воссоздании мечети. Зимой был объявлен конкурс, в котором был выбран самый лучший проект по возрождению мечети Кул-Шариф. Архитектурное проектирование мечети начиналось коллективом победителей республиканского конкурса на проект возрождения мечети Кул-Шариф, архитекторами Латыповым Ш. Х., Сафроновым М. В., Саттаровым А. Г. Сайфуллиным И. Ф. Строительство, в основном велось на пожертвования. Участие в пожертвованиях приняло более 40 тысяч граждан и организаций, записи о которых внесены в книги в главном зале мечети. Высота каждого из четырёх основных минаретов 58 метров. Также имеется два малых минарета. Купол высотой 39 метров и диаметром 17 метров декорирован внутри формами, ассоциирующимися с образом и декоративными деталями «Казанской шапки».
Архитектурное многоминаретное решение внешнего облика мечети достигнуто благодаря разработке смысловых элементов, сближающих архитектуру мечети с местными традициями. Гранит и мрамор привезены с Урала, внутреннее убранство — ковры — дар правительства Ирана, цветная хрустальная люстра диаметром пять метров и весом почти две тонны сделана в Чехии, витражи, лепнина, мозаика и позолота.