Adıyaman Ulu Camii, tarihi dokusu ve mimari zarafetiyle dikkat çeken bir ibadet yeridir. İç mekan düzeni ve dış cephesi ile öne çıkan cami, mimarisiyle hem yerel hem de ulusal düzeyde önemli bir kültürel miras olarak değerlendirilmektedir. Sadece ibadet için değil, aynı zamanda toplumsal ve kültürel etkinlikler için de kullanılan bu yapı, ziyaretçilerine derin bir tarih ve estetik deneyimi sunmaktadır.

Adıyaman Ulu Camii'nin mimari özelliklerinden bazıları şunlardır:

• Plan düzeni. Caminin harim kısmı, dört adet sekizgen kesitli paye üzerine oturan merkezi bir kubbe ile örtülüdür. Merkezi kubbeyi destekleyen dört yarım kubbe, mekâna genişlik ve ferahlık kazandırmaktadır.
• Son cemaat yeri. Harimin kuzey cephesinde, altı adet çapraz tonoz ile örtülü bir son cemaat yeri bulunmaktadır.
• Giriş kapıları. Caminin doğu, batı ve kuzey cephelerinde üç ana giriş kapısı yer almaktadır. Bu kapılar, özellikle ahşap işçiliği açısından dikkat çekicidir.
• Minare. Kuzeydoğu köşesinde ise kare kaideli, silindirik gövdeli ve tek şerefeli bir minare bulunmaktadır.
• Süslemeler. Süslemelerde kullanılan natüralist ve anti-natüralist bitki motifleri, dönemin sanat anlayışına uygun bir şekilde uygulanmıştır.
• Cepheler. Doğu, güney ve batı cephelerde pencerelerin arasında boydan boya uzanan kaval, oluklu ve düz silmeden meydana gelen korniş yer almaktadır.

Adıyaman Ulu Camii, 2023 yılında meydana gelen Kahramanmaraş merkezli depremlerde ağır hasar almıştır. Ancak caminin taşıdığı tarihî ve mimarî değer nedeniyle Vakıflar Genel Müdürlüğü tarafından başlatılan restorasyon çalışmaları, yapının özgün niteliklerini koruyarak yeniden ayağa kaldırılmasını hedeflemektedir.