台北清真寺融合鄂圖曼土耳其帝國與波斯清真寺建築特色，並參照伊斯蘭教法規定，建物外觀包括圓頂、栱廊以及喚拜尖塔之造型，在建築內容則包含入口門廳、禮拜大殿、兩翼迴廊、辦公室、圖書室、洗淨水房及庭園、圍籬等。建物主結構為鋼筋水泥，拱門門楣與外牆有馬賽克圖案裝飾，主建物左右兩側高聳的邦克樓(喚拜塔樓)，外型優美樸實，也是台北清真寺的特色。建築設計是出於已故的知名建築師楊卓成，擅長使用鋼筋混凝土材料表現中國北方宮殿建築的特色，其歷久不衰的建築作品，還包括中正紀念堂、國家音樂廳、國家戲劇院、臺北圓山大飯店和先總統蔣公的慈湖陵寢。
台北清真寺禮拜大殿跨距空間室內高達15公尺，跨距也達15公尺，因中央無任何樑柱支撐，視覺非常壯觀。伊斯蘭教建築不使用動物圖騰，多運用文字、植物或幾何紋樣作為裝飾藝術，讓建築凸顯高雅清靜之姿。大殿內鋪設友邦國王贈送之手工波斯羊毛地毯與懸掛宮廷吊燈，其中有些宮廷吊燈等古物已由清真寺收藏保存。大殿中央遠方的拱門，則是指示禮拜方向的「馬蹄形拱龕」。
又稱為宣禮塔、邦克樓，每座清真寺至少都會有一座喚拜塔，其主要功用在於提醒穆斯林放下手邊的工作準備朝拜，早期無廣播設備，因此需建高塔以方便喚拜聲遠播。台北清真寺喚拜尖塔共有2座，以鋼筋混凝土建成，高度約20餘公尺，成為臺北市著名地標之一。
由於伊斯蘭教禁止偶像崇拜，建築裝飾多使用文字、植物或幾何圖形，因此台北清真寺外牆、拱門門楣等處，均使用大量的馬賽克磁磚拼貼裝飾，讓清真寺更添高雅質感。
世界各地清真寺建築大多都有馬蹄形拱的建築設計，其源自公元1453年鄂圖曼土耳其帝國崛起，征服君士坦丁堡並改名為伊斯坦堡後，鄂圖曼建築開始受到歐洲文明的拜占庭建築(Byzantine architecture)影響，並融入鄂圖曼人既有的伊斯蘭建築風格，加入伊斯蘭書法、植物花紋及拱頂、高塔等等建築設計，台北清真寺的馬蹄形拱出現在入口門廊、兩側走廊和禮拜大殿，是清真寺建築特色之一。
台北清真寺一年一度最重要的開齋節，是齋月結束後的節日，穆斯林為敬畏真主和服從真主命令而守齋戒，開齋節的最核心的慶祝儀式是全體穆斯林參加大會禮，以最大集體的方式虔誠崇拜真主。