Le plan de type anatolien et ses proportions font de cette mosquée un édifice extrêmement original de l’époque ottomane. Une cour précède la mosquée ; un portique extérieur ajouté en 1852 précède un corps de bâtiment dont l'une des pièces servait de salle d'audience et l'autre d'école coranique. On accède à la salle de prière par une entrée située dans l’axe du mihrâb qui ouvre sur une galerie délimitant sur trois côtés un espace devant le mihrâb ; divisée en neuf travées, la galerie est couverte de coupoles : trois coupoles latérales identiques se font face, alors qu’à l’ouest, les travées plus petites délimitent des coupoles légèrement elliptiques. Au centre, l’espace est couvert d’une coupole outrepassée sur pendentifs, percée de huit fenêtres en arc surhaussé et d’une corniche ; l’ensemble fut couvert de dessins polychromes à l’époque coloniale. Ce plan très rare pour une mosquée se retrouve à Alger dans la mosquée Kafar. C’est la deuxième mosquée à coupole hémisphérique avec celle de Katchawa, en Algérie. La mosquée de Bône fait également partie des rares mosquées dotées de plusieurs galeries latérales et en fond de cour sans piliers.
Dans la salle de prières alternent à la fois des piliers et des colonnes, comme dans les mosquées de Raqqa, de Tinmal, de la Qarawiyyîn de Fès. La mosquée de Bône fait partie des rares mosquées bâties à l’époque ottomane qui ont utilisé des impostes au-dessus de ses colonnes galbées. On relève l’emploi de l’arc surbaissé, fréquent dans l’architecture ottomane de Turquie (ouverture du portail de la Yesil Camii à Brousse et portail extérieur de la mosquée aux trois balcons à Edirne). On trouve également des arcs en plein-cintre, fréquents chez les Romains, apparus pour la première fois dans l’architecture musulmane à la Coupole du Rocher à Jérusalem, et des arcs en plein-cintre outrepassé caractéristiques de l’architecture musulmane et dont l’origine reste controversée : ils furent utilisés par les Byzantins au Moyen-Orient au IVe siècle et dans l’Espagne wisigothique.
Le mihrâb à niche hexagonale est coiffé d’un cul de four lisse comme ceux qui apparaissent dans le mihrâb du musée de Baghdad, qui proviendrait d’après K.A.C. Creswell de la mosquée édifiée par al-Mansûr, dans celui de l’ancienne mosquée al-Dazz à Monastir (XIe siècle), et aussi dans un ancien mihrâb du mausolée al-Shabîh (950 H./1543). Unique en Algérie, sa partie supérieure est ornée d’un arc surbaissé à la voussure formée d’une seule bordure ; la plus ancienne voussure de ce type en Algérie est celle de la Grande Mosquée de Tlemcen, elle-même inspirée des mihrâb de la Grande Mosquée de Cordoue et de l’Aljaféria de Saragosse. Les écoinçons du mihrâb sont ornés d’une inscription alors que dans les autres mosquées d’Algérie ils comportent un décor géométrique et floral, à l’instar de la Grande Mosquée de Kairouan et de celle de Cordoue.
La mosquée de Salah Bey se distingue par la variété de ses chapiteaux. L’influence de l’architecture antique est sensible dans les sommiers cruciformes au-dessus des colonnes prismatiques et des chapiteaux à feuilles d’acanthes inspirés des chapiteaux composites romains.
Le minaret cylindrique, qui se trouve au nord-ouest de la salle de prière, est un prototype simplifié des minarets ottomans de Turquie (mosquée de Bâyazîd à Istanbul). La tradition dit que la construction du minaret de Bône a suscité de forts remous parmi la population, entre les Ottomans qui voulaient une mosquée selon le rite hanafite (avec un minaret cylindrique) et les autochtones qui exigeaient un minaret carré. Le lanternon de la tour principale du minaret, surmonté d’un épi de faîtage composé de trois éléments circulaires achevés par un croissant, est semblable à ceux des mosquées maghrébines.