Sultan I. Murad Hüdavendigâr tarafından 1366 yılında inşa ettirilmiştir. I. Murad Hüdavendigâr’ın 1389’da Kosova’da şehit olmasından sonra “Şehadet Camii” adını aldığı çeşitli kaynaklarda ifade edilmektedir. Kale içinde olduğu için “Kale Camii”, Bey Sarayı’nın karşısında olduğu için de "Saray Camii" adlarıyla da anılmıştır. Saray karşısında inşa edildiği için bu yapı, Osmanlı’nın geleneksel saray ve ibadethane birlikteliğini vurgulamaktadır.
Cami, ilk inşa edildiğinde çok direkli ve çok kubbeli bir Ulu Cami örneğiydi ve I. Murad’ın Filibe’deki camisi ile aynı plan şemasına sahipti.
Günümüzdeki yapı, aslının üçte iki oranında küçültülmüş halidir. Caminin art arda iki kubbe ile örtülü asıl ibadet mekanı eski camiden kalmıştır. Ayrıca 17. yüzyılda eklenen payandalarla desteklenen güney duvarı da caminin ilk yapıldığı dönemden kalmadır.
İyon tarzında iki sütun ve başlıkları ile sıvalı Ön (kuzey) cephe ve yan duvarlar, 19. yüzyılda, o dönemde Avrupa’da yaygın olan Gotik üslubunda yenilenmiştir.
Doğudaki kapısının üzerinde nesih harflerle yazılmış mermer bir kitabe bulunmaktadır. 1337 tarihli bu kitabenin Tophane Saat Kulesi’nin arkasında bulunan ancak 1855 depreminde yıkılan, Orhan Gazi’nin yaptırdığı Orhan Mescidi’ne ait olduğu bilinmektedir.