Anadolu'nun en eski camisidir. 639 yılında Diyarbakır'a egemen olan müslüman Araplar tarafından şehrin merkezindeki en büyük mabedin (Martoma Kilisesi) camiye çevrilmesiyle oluşturulmuştur. 1091 yılında Büyük Selçuklu Hükümdarı Melikşah'ın buyruğu ile büyük bir onarım gördüğünü, değişik dönemlerde birçok kez onarım ve eklentilerle bugünkü şeklini aldığını kitabelerinden öğrenmekteyiz. Erken islam döneminin ünlü Şam Emeviye Cami'nin (benzerliklerden dolayı) Anadolu'ya yansıması olarak yorumlanan Diyarbakır Ulu Camii, İslam aleminin beşinci Harem-i Şerifi olarak kabul edilmektedir. Camide sibernetiğin babası olarak kabul edilen ünlü bilgin El Cezeri'nin yaptığı güneş saati bulunmaktadır.