该寺始建于清代乾隆嘉庆年间，1906年（清光绪三十二年），曾翻修扩建。与市区其它清真寺不同的是，陕西大寺大殿系中原地区古代传统砖木结构、琉璃瓦顶的建筑风格，坐西向东，高达十余米。大殿前部为单檐歇山式，用40根朱红色大柱支撑梁架，美观而有气势。拱门上，刻有《古兰经》文，其刻工之精，令人赞叹。后部为望月楼，乃阿訇登临观看月亮出没，宣告斋戒的场所，为上八下四的重檐式八角亭。这种建筑形式在新疆十分罕见。

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