Yapı, Anadolu Selçuklu Devleti’ne bağlı Mengücek Beyliği döneminde 1228-1243 yılları arasında Ahmet Şah ve eşi Melike Turan Melek tarafından yaptırılmış.
Restorasyon süreci kapsamında çelik konstrüksiyondan yapılan geçici çatı kaldırılarak, 800 yıllık cami gün yüzüne çıkarıldı.
Mimarı Muğis oğlu Ahlatlı Hürrem Şah'ın ilk ve tek eseri olan bu cami, simetrik dış görünümüyle dikkat çekerken, detaylara indikçe göreceli asimetri ortaya çıkıyor. Divriği Ulu Cami'nin restorasyonu 2024 baharında tamamlanarak ziyaretçilere açılması planlanıyor.