Большая Ханская мечеть (крымско-тат. Büyük Han Cami) находится на дворцовой площади к востоку от северных ворот. Это одна из крупнейших мечетей Крыма и первое из зданий ханского дворца[20]. Мечеть была построена в 1532 году Сахибом I Гераем и носила его имя в XVII веке[20].
Здание мечети массивное, со стрельчатой аркадой[21] по низу и майоликовыми вставками[9] на стенах. Крыша мечети четырёхскатная и покрыта красной черепицей. Первоначально крыша была покрыта куполами[20].
Внутри мечети находится большой зал с высокими колоннами. На южной стене расположены окна с цветными стёклами и михраб. Изнутри по периметру верхнего яруса восточной, южной и западной стены мечети идёт широкий балкон (хоры), который поддерживается колонами. На балконе находится застеклённая Ханская ложа, которая расписана, декорирована глазурованной плиткой и украшена витражами. На балкон ведут две винтовые лестницы, кроме того есть отдельный вход со двора на Ханскую ложу.