Σύμφωνα με την παράδοση το τέμενος αρχίζει να κτίζεται στα τέλη του 14ου αιώνα από το σουλτάνο Βαγιαζήτ Α' τον Γιλντιρίμ (Κεραυνό), για το λόγο αυτό ονομάζεται τόσο από τους ντόπιους όσο και τους Οθωμανούς περιηγητές "Μπαγιαζήτ Τζαμισί". Το άλλο του όνομα είναι "Μπουγιούκ" (Μεγάλο) ή "Ουλού" (Τζαμί).

Τα θεμέλια του Τεμένους προβάλλουν σε κάποια σημεία έξω από το κτίριο, προκαλώντας τη δη­μιουργία εικασιών περί προγενέστερου κτίσματος στους ντόπιους λογίους. Μία τέτοια εικασία είναι ευλογοφανής, καθώς οι καθαγιασμένοι χώροι είχαν συνεχή χρήση, που περνούσε από τη μία θρησκεία στην άλλη.

Η δενδροχρονολόγηση ξυλείας με δείγματα από το ανώτερο τμήμα της κατασκευής δίνει έτος 1418, ενώ η μεγάλη επιγραφή επάνω από την κύρια είσοδο αναφέρει ότι η "κατασκευή του ευλογημένου βελτιωμένου τιμημένου τεμένους διατάχθηκε από τον υπέρτατο σουλτάνο... Μεχμέντ (το Μωάμεθ Α') και διακηρύχθηκε το Μάρτιο του 1420". Δεύτερη επιγραφή επάνω από την πλάγια είσοδο δίνει το έτος 1421 και τα ονόματα δύο χορηγών του κτιρίου, του αρχιτέκτονα ο οποίος ολοκλήρωσε το έργο, του Awwad Ibn Bayazid και του αρχιτέκτονα Haci Ivaz Pasa ο οποίος είναι γνωστός από την ανέγερση κτιρίων, όπως το Πράσινο Τέμενος στην Προύσα.

Το κτίσμα είναι σχεδόν τετράγωνο σε κάτοψη, με μέσες εξωτερικές διαστάσεις 32,40μ x 30,20μ. Το εξωτερικό εμβαδόν του είναι σχεδόν ένα στρέμμα. Έχει τρεις θύρες, από τις οποίες η κεντρική προβάλλεται με θαυμάσια αραβουργήματα και αρχαΐζοντα ζιγκ-ζαγκ μοτίβα ενώ οι δύο εκατέρωθεν θύρες έχουν φραχθεί, από ό,τι φαίνεται σε πρώιμη φάση.

Το εσωτερικό του τεμένους παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον. Τον κεντρικό χώρο καλύπτει θαυμάσι­ος διακοσμητικός θόλος, ο οποίος αποτελείται από μικρές σανίδες, κατάλληλα συναρμοσμένες μεταξύ τους και αναρτάται από τον ξύλινο σκελετό της στέγης, καταλήγοντας σε τέσσερις πεσσούς μέσω ισάριθμων διακοσμητικών, ξύλινων τριγώνων.

Στο βόρειο τοίχο μέχρι πριν από λίγα χρόνια μπορούσε ο επισκέπτης να αντικρίσει μία μοναδική στην ισλαμική τέχνη παράσταση προσευχόμενης γυναίκας, η οποία δυστυχώς καταστράφηκε ολοσχε­ρώς από την υγρασία. Μία άλλη, επίσης μοναδική τοιχογραφία, σώζεται ακόμη στον νότιο τοίχο, επάνω από το ιερό. Πρόκειται για παράσταση της ουράνιας πόλης, η οποία επαναλαμβάνει το θέμα του περίφημου ψηφιδωτού του Τεμένους Ομάρ στη Δαμασκό. Η παράσταση του Διδυμοτείχου εντυπωσι­άζει με την κομψότητα, την ακρίβεια και τη λεπτομέρεια απόδοσης των οικοδομημάτων, όπως και το χρησιμοποιούμενο χρωματικό φάσμα, σε μία άμεση συνέχεια της υστεροβυζαντινής ζωγραφικής.

Εκτός αυτών, οι τοίχοι είναι διακοσμημένοι με ρητά και γνωμικά από το Κοράνι, σύντομες προσευχές και επικλήσεις ιερών προσώπων, δοσμένα με παχιά καλλιγραφικά γράμματα σε ασυνήθιστη διάταξη. Μία από τις προσευχές, γραμμένη σε σχήμα αστραπής, θεωρούνταν από τους μωαμεθανούς ως αποτρεπτική πτώσης κεραυνού.

Από τον εξοπλισμό του εσωτερικού σώζονται ακόμη ο «θρόνος» δίπλα στο ιερό, ενώ στο βόρειο τμήμα υπάρχει εξέδρα. Το δάπεδο απαρτίζεται από καλά συναρμοσμένες πλινθόπλακες, ενώ παλαιά καλυπτόταν από βαρύτιμους και πολύχρωμους τάπη­τες.

Ενσωματωμένος στο περίγραμμα του κτιρίου, αλλά με δική του εξωτερική είσοδο, ο κομψός και πανύψηλος μιναρές είχε αρχικά έναν εξώστη. Όταν οι Τούρκοι ανακατέλαβαν το Διδυμότειχο από τους Βούλγαρους στα 1913, ξανάκτισαν το ανώτερο τμήμα του μιναρέ και πρόσθεσαν δεύτερον εξώστη ψηλότερα. Ο αυλόγυρος πάλι οριοθετούνταν με «μαρμάρινες πλάκες εκατέρωθεν της εισόδου με κομψοτεχνήματα αρίστης μαρμαρογλυπτικής τέχνης».

Στα 1912 οι Βούλγαροι μετέτρεψαν το Τέμενος σε ναό, αφιερωμένο στον Άγιο Γεώργιο. Κατά το με­σοπόλεμο το κτίριο πωλήθηκε από τη μουσουλμανική κοινότητα σε ιδιώτη.

Σήμερα αποτελεί μνημείο Πολιτισμού, το οποίο προστατεύεται από το ελληνικό κράτος.