泊头清真寺单檐歇山，古棚出厦，琉璃瓦顶，朱门铜饰，门媚楷书“化肇无极”，“清真寺”黑地金字悬于上方。另两侧各有便门一个，继之青砖布瓦，雕花围墙，门脸建筑颇有气势。
泊头清真寺地址位于泊头市区清真街南端，北距沧州市40公里，京沪高速公路出“南皮”口西行5公里。始建于明永乐二年(公元1404年)，明嘉靖(1521年-1567年)、万历年间(1572年-1620年)重修，特别是在崇祯年间进行了扩建，清嘉庆、咸丰、光绪及民国均有不同程度的修缮。
据传，明朝末年，崇祯皇帝为修缮金銮殿，从南方伐来大批大料经运河北上，船经泊头冯家口时，李自成已率农民起义军攻下北京城。当时，泊头在朝的回族官员御史石三畏、礼部沿书余继登，用这批木料修缮了清真寺。
1982年7月列为河北省重点文物保护单位。2001年成为全国第五批重点文物保护单位。是回族穆斯林群众正常的民族宗教活动主要场所，也是泊头市对外文化交流的窗口。尤其是2004年电视剧《民族英雄马本斋》在泊头清真寺开拍以来，再现了马本斋烈士少年时期在泊头清真寺的成长经历，也再现了马本斋将这里作为主要根据地的战斗历程。泊头清真寺占地面积11200平方米，房屋近200间，建筑面积2919.78平方米。该寺坐西朝东，正门门楼阔三间，高十米。
寺内院落分为前庭、中庭和大殿。
前庭院左右有南北义学各三间，正面是一座高约20米的二层三蒙班克楼，灰墙红柱，石雕斗拱，攒尖绿顶，飞檐高翘。楼内下为阁，上为厅，四周装有祀字形花梭栏杆，顶部有木质遗雕裙腰板、垂花柱，木作精致。楼两侧各有便门一个，各建筑为重檐顶，相互映辉，华丽堂皇。
中殿由望月楼、南北便门、南北配殿、东耳房组成。 望月楼为中院起点，下层为阁，砖砌石墙，饰圆窗，四周以12根方柱筑成围廊，上起四面飞檐，廊柱间加棱形花栏杆；上层为厅，全木结构，外有窄廊，可过人，四周围卐形花栏杆，顶部有木质浮雕腰板，垂花柱。此楼二层三蒙，重檐轿子顶（上层为重檐，下层为单檐），绿琉璃瓦罩顶。三层飞檐的饰物均为绿琉璃瓦制。
望月楼又称班克楼、邦克楼、宣礼楼。望月楼：取望月确定时间之意，逢伊斯兰教历9月1日，登楼望月，见新月进入斋月。班克楼：清晨由宣礼员叫穆民礼拜（邦答，即晨礼，俗称喊“班克”），现有钟表，按时间礼拜，不再宣礼。
中庭院两则南北陪殿各六间，且与义学石在一线，面向后坐进数尺，留下较大空间以突出大殿。正面则为三四米高的彩画透雕三屏门—衣殿阁，出四跳斗拱层数多，出檐深度大，薄威华贵。
大殿庭院（丹埠）两边各有汉白玉石桥通向南北讲堂，南讲堂为阿文小学，北讲堂为阿文大学。北讲堂东侧有北跨院，设有沐浴室、烧水间十六间。丹择上为清真寺的主要建筑——礼拜大殿。大殿由前抱厦、前殿、中殿和后窑殿四部分组成，南北宽29米，东西长55米，呈凸形，号称“九九八十一间”，面积为1159平方米。大殿建筑分前文后武。前厦与前殿较高，中殿较低，后窑殿则以六角琐尖顶拔起，使之有所起伏。内部巨柱方梁，落架高大，且木质咬合，悬梁吊柱，雕花刻棱。后窑殿呈方形，墙壁饰有砖雕、花池。窑殿上起六角亭子，用木荡成藻井形，正中悬下一木雕莲花垂柱，六边扶栏，全部透雕彩画。大殿地面为800多块柏木长方板铺就，可容1200多人做礼拜。大殿两廊稍低，并有便门通向外边，节日期间两廊有几百名妇女听阿旬讲“卧尔足”。
大殿正门两侧有楹联一副；原有明清两代皇帝、太子太保衍圣公等达官显贵的题匾18块，现仅存“清真光明”匾一块，藏于班克楼内，其他均为1982年以后所书。其中“圣旨”系康熙帝于康熙三十三年（1694年）为北京牛街礼拜寺所颁，文革中丢失，1982年后修寺时又到北京牛街礼拜寺抄录了原文，刻制成匾；“清真光明”匾系孔子75代孙孔祥珂所书；“清真垂教”匾系清朝重臣张之洞之兄张之万所书；“清真”匾系康熙或乾隆的七皇子所书；“清真寺”匾系著名书法家陈叔亮1984年所书；“万古长青”匾系全国政协六届委员会副秘书长、中国书法家协会理事孙轶青1992年所书；其余题匾者有：张之洞、纪晓岚、民国总统黎元洪（一说北洋军阀吴佩孚），交河县的四任知县及沧州人刘佩臣等。该寺收到书画作品多件，择其要者有：著名画家徐悲鸿夫人廖静文书法一幅，随赠徐悲鸿所做国画（马）一幅，画上附诗：静文爱妻存 伏枥宁终古 穷追破寂寥 风尘动广漠 霜草识秋高 定溯河源住 马夷会见招 微能奔走耳 未死未辞劳 廿八年五月星海客中；著名回族画家梁崎（泊头西南曹庄人，曾任天津市画院画师，天津市美协会员，天津市文史馆馆员）赠该寺对联一副，另作国画（山水、花卉）四幅；孙轶青（曾任国家文物局长，全国政协六协委员会副秘书长，中国书法家协会理事）书法二幅；红枫（中国书法研究院研究员）书法二幅；沈鹏（中国书法家协会副主席）书法一幅等。
该寺规模庞大且配置齐全，除具有清真寺的功能外，还强调了结构和艺术的协调统一，是典型的民族化了的伊斯兰教建筑群。寺内现存有康熙四十一年重修时的匾额，另有光绪三十四年,民国19年重修的砖刻。寺内还存有一个乾隆四十九年的“清真寺恩功记”碑等。泊头清真寺不仅驰名国内，且在国外伊斯兰教界亦享有一定的声誉。1935年，土耳其一中学校长麦尔稣穆曾来传教考察。解放前，清真寺还是中共地下党组织的活动场所，先后建立过“贫民夜校”、“工人夜校”等党的外围组织。“文化大革命”中，该寺遭到破坏。自1982年起，国务院宗教局、省文化局及泊头市政府共拨款30多万元，对该寺进行修缮，现主要建筑已按原样修葺一新。2005年，国家将投资700多万元维修这座有600多年历史的国家重点文物保护单位，工期将历时三年。