Masjid Agung Jawa Tengah bangunannya meneladani prinsip gugus model kluster dari Masjid Nabawi di Madinah. Bentuk penampilan arsitekturnya merupakan gubahan baru yang mengambil model dari tradisi para wali dengan membubuhkan corak universal arsitektur islam pada bangunan pusatnya dengan menonjolkan kubah utama yang dilengkapi dengan minaret runcing menjulang di keempat sisinya.
Masjid beserta fasilitas pendukungnya terletak di Jalan Gajah Raya, kelurahan Sambirejo, Kecamatan Gayamsari menempati tanah bandha Masjid Agung Semarang seluas 10 ha dan mampu menampung jamaah lebih kurang 13.000 orang.

Disamping bangunan masjid disini juga dilengkapi fasilitas-fasilitas yang lain seperti ruang kantor, ruang kursus dan pelatihan, ruang perpustakaan, ruang akad nikah dan auditorium. Dalam upaya penggalian dana, dalam kompleks juga dibangun galeri pertokoan, ruang kantor yang disewakan, hotel, dan took cinderamata.