معماری مسجد جامع به شیوه ساسانیان و الگو گرفته از «کاخ ایوان کرخه» در نزدیکی شوش است. مسجد دزفول در دوره‌های صفوی و قاجار متناوب بهسازی شده و به تزئین‌های آن اضافه شده است. در جنگ عراق با ایران نیز جبهه شمالی و سردر مسجد بر اثر اصابت موشک خراب شد که بعد‌ها بازسازی شده است.
