مسجد جامع نطنز، شاهکار معماری دوره ايلخانيان، در مرکز این شهر تاریخی بنا شده است. به گونه ای که شرایط مکانی مسجد جامع در اوایل حکومت دولتهای اسلامی نیز در آن مشاهده می شود ;در بهترین نقطه مرکز شهر، در مکانی نزدیک میدانگاه بازار و معابر اصلی شهر .
مجموعه مسجد جامع نطنز شامل ساختمان اصلی مسجد و بنای بقعه عالم رباني و عارف سده هشتم هجري قمري شیخ نورالدین عبدالصمد اصفهانی نطنزی را به جرأت می توان از جلوه های منحصر به فرد معماری و مهندسی دوران اسلامی دانست . شبستان ها ، گنبد هرمی سقف آرامگاه شیخ عبدالصمد و مناره مرتفع آن، دهلیزهای ارتباطی تو درتو، سردر خانقاه با کاشیکاری فیروزه ای نقش برجسته ، گنبد آجری مجاور صحن روباز، مقرنس ها، گچ بری ها و نقوش اسلیمی استفاده شده در ابنیه مجموعه ، همه ترکیب دوگانه آثار تاریخی دوران ایلخانی و دیلمی را ، در یک فضای معنوی واحد به دیدگان گردشگران و بازدید کنندگان از این مکان تاریخی ارائه می دهند.
فضاهای داخلی مسجد از طریق شبستان هشت ضلعی گنبد داری که مشرف بر صحن است و ایوان هایی دوطبقه دراطراف صحن هرطبقه و به وسیله دهلیزهایی کوچک با یکدیگر ارتباط دارند.
مسجد دارای سه ورودی با ارتفاعهای متفاوت می باشد. ورودی جنوبی مشرف به کوچه ای عریض و سنگفرش و انبوه درختان بلند چنار در هم تنیده، در سطحی بالاتر از کف ساختمان مسجد قرار دارد. دو ورودی دیگر در قسمت شمالی و به کوچه های کم عرض وهم سطح با کف محوطه روباز مسجد و فضاهای مسکونی اطراف منتهی می گردند .
درب های چوبی منبت کاری شده ، کتیبه ها ، کاشی نوشته و سنگ نبشته های زیبا به خطوط ثلث برجسته فضای اطراف درب چوبی ورودی مسجد و سردر ورودی خانقاه، هر یک نشان از قدمت و تاریخ این بنای عظیم دارند.
در ورودی جنوبی، از پله ها که پایین می رویم وارد دالان مسجد می شویم که در میان دالان در قسمت چپ، مقبره شیخ عبدالصمد واقع شده ، در انتهای دالان در سمت چپ فضای داخلی نمازخانه مسقف با طاق های پیوسته وگنبدی شکل ومحراب وهمچنین در دیگر سمت نیز صحن اصلی روباز و نمازخانه تابستانی مسجد با محرابی در زیر گنبد بزرگ آجری مربوط به دوران تاریخی دیلمی واقع شده است .
درفضایی گود در میان حیاط با عبوراز چند پله به جوی آبی می رسیم . این جوی از قناتی واقع در زیر مسجد منشعب شده ، که در گذشته های دور ، علاوه بر استفاده نمازگزاران ، آب شرب ساکنین پیرامون مسجد را هم تأمین می کرده است ، که هنوز هم آب این قنات جاری و قابل مصرف می باشد .
این اثر تاریخی معنوی علاوه بر مورخان ایرانی مورد تحسین تاریخ نگاران و باستان شناسان اروپایی نیز قرار گرفته و همگان با وصفی زیبا و دلنشین، معماری آن را درتاریخ شهرسازی ایران ستوده اند به گونه ای که این بنا امروزه به یکی از جاذبه های مهم گردشگری در کشور تبدیل شده است.