清真大寺始建于清顺治元年（1644年），嘉庆六年（1801年）重修，是天津市保存最完好的宫殿式伊斯兰教建筑群。该寺寺院广阔，建筑宏伟壮丽，集中国宫殿式建筑和伊斯兰教建筑为一体，为一组中国古典式建筑群，宏伟壮观，古色古香。其中礼拜殿建筑面积约有1000平方米，可同时容纳千人进行礼拜。

清真大寺内外悬挂有多幅匾联，大都出自名家之手，有阿拉伯伴游文和汉文两种文字。题赠者有清代醇亲王、礼亲王、肃亲王。此外还有清待御使、总督、举人等回族官员和学者，以及当时的社会贤达。是全国保存古传匾额楹联非常丰富的清真寺之一。这些匾额楹联颜、柳、欧、赵各体具备，十分珍贵，被学者赞为清代书法的展览厅，并构成其享誉国内外的一大亮点。该寺还藏有100多部伊斯兰经书典籍，其中两册仅为火柴盒一半大小的袖珍本《古兰经》，十分珍贵。