على أطلال أبنية قديمة مخلفة من مباني المماليك، أنشأ محمد علي مسجده بالقلعة سنة 1265 هجرية 1848ميلاديا، بعد أن أصلح أسوارها، لتكون مقر لحكمه وبابا للدولة الحديثة التي شرع في تأسيسيها. وفي عام 2012، وبعد 10 سنوات من إغلاق المسجد، قررت وزارة الآثار فتح مسجد محمد على بالقلعة لأداء صلاة عيد الفطر، ويؤدي المصلون الصلاة تحت قبة المسجد الكبيرة، والتي يقدر قطرها 21 مترا وارتفاعها 52 مترا، محمولة على أربعة أعمدة كبيرة مرتكزة على أربعة أكتاف ضخمة، وحول هذه القبة أربعة أنصاف قباب، في كل جهة نصف قبة، وتغطى أركان المسجد أربع قباب صغيرة، ذلك عدا نصف قبة أخرى تغطى بروز القبلة الناتئ من الجنب الشرقى للمسجد. مسجد محمد علي طور على عدد من المراحل، ففي عهد الخديوي عباس باشا الأول، تم إتمام أعمال النقش بالبوابات وأعمال الرخام، كما أمر بتعيين القراء ورصد الخيرات على الجامع، وفي عهد سعيد باشا تم عمل احتفالات رسمية لمدة خمس ليال من كل عام وهي: ليلة الإسراء والمعراج، ليلة النصف من شعبان، ثم ثلاث ليال من شهر رمضان، هي ليلة 13 ذكرى وفاة محمد علي باشا، وليلة 14 رمضان حين تم دفنه، وأخيرا ليلة القدر. علاوة على أنه في عهد الخديو إسماعيل تم عمل أبواب نحاسية جديدة للجامع وأحاطه بالأسوار وأنشأ له دورة مياه، وفي عصر الملك فؤاد قامت لجنة حفظ الآثار المصرية العربية بإزالة القبة الكبيرة وما حولها من قباب صغيرة ليعاد بناؤها مرة أخرى مع مراعاة الأبعاد المعمارية الأصلية من حيث التصميم والزخارف.