Şehirde bulunan tarihi camiler içinde en büyüğü ve en ünlüsü olan Ulu Cami, Anadolu’nun en eski camilerindendir. Yapı 639 yılında Hz.Ömer Döneminde şehrin merkezindeki en büyük mabed olan Martoma Kilisesinin bulunduğu alana inşa edilmiştir. Daha sonra 1091 yılında Büyük Selçuklu Hükümdarı Melikşah’ın buyruğu ile büyük bir onarım gördüğünü, değişik dönemlerde birçok kez onarım ve eklentilerle bugünkü şeklini aldığını kitabelerinden öğrenmekteyiz. Büyük Selçuklu hükümdarı Melikşah, İnal ve Nisanoğulları, Anadolu Selçuklu hükümdarı Gıyaseddin Keyhüsrev, Artuklular, Akkoyunlu hükümdarı Uzun Hasan ve Osmanlı padişahlarından birçoğuna ait kitabeler caminin muhtelif yerlerinde görülmektedir. Erken İslam döneminin ünlü Şam Emeviye Cami’nin Anadolu’ya yansıması olarak yorumlanan Diyarbakır Ulu Camii, İslam âleminin 5. Harem-i Şerifi olarak kabul edilmektedir. Ulu Cami’nin avlu cephelerinde farklı dönemlere ait mimari bezemeler, kabartma ve yazıtlar büyük bir uyum içerisinde yerleştirilmiştir. Tarihin her döneminde ibadet merkezi olarak kullanılan tarihi ulu cami Diyarbakır’daki en büyük yapılar topluluğudur. İki camisi (Hanefiler ve Şafiler Bölümü), iki medresesi (Mesudiye ve Zinciriye), doğu-batı maksuresi, minaresi, abdesthane kısımlarından oluşmakta ve bütün bu külliyenin ortasında büyük dikdörtgenbir avlu bulunmaktadır. Camiye giriş üç ayrı yerden sağlanır. Doğuda olan kapı ana (taç) kapıdır. Ana giriş kapısının iki köşesinde aslanla boğa mücadelesinisimgeleyen ve simetrik olarak işlenmişkabartma bir figür bulunmaktadır. İki hayvanınmücadelesini konu alan ana giriş kapısı oldukçageniş açıklıklı bir kemer şeklinde avluya açılmaktadır.Cami dikdörtgen şeklinde planlanmış veçok sütunludur. Avlu içerisinde yer alan sekizgenplanlı şadırvan, sekiz adet sütun üzerine oturtulmuştur.800 yıldan fazla bir geçmişi olan güneşsaati avlu içerisinde yer almaktadır. Bir metre kadar yükseklikteki yuvarlak bir mermer üzerineyerleştirilen metal parçasının, güneşin hareketiylebirlikte çevresinde dönen gölge marifetiyle zamanı göstermektedir. Başlıklı bir adet sütun üzerine yerleştirilmiş güneş saati, güneşin hareketlerine göre zamanı göstermektedir. Sibernetiğin babası olarak kabul edilen ünlü bilgin El-Cezeri’nin yaptığı güneş saatinin, caminin dışındaki meydanda bulunduğu ancak 1920’lerde şimdiki yerine getirildiği bilinmektedir. Diyarbakır’a gelen yerli veyabancı turistlerin ilgi odağı olan yer yer çatlayan güneş saatinin, daha fazla yıpranmaması için çevresine demirden korunak yapılmıştır.