Фатих джамия е построена по заповед на султан Мехмед II Фатих в периода 1463-1470 година на мястото на бившата византийска черква „Свети Апостоли“, която е разрушена от турците и чиито руини са използвани в строежа на мюсюлманския храм. Главен архитект на джамията е Атик Синан, за когото друго не се знае.Първоначалният джамийски комплекс представлява добре планиран ансамбъл от сгради около мюсюлманския храм. Включва 8 медресета, библиотека, болница, приют,кервансарай, дюкян, хамам, основно училище и имарет за бедните. По-късно към комплекса са построени и няколко тюрбета. Заемал е площ от 325 кв. метра, разпростиращ се по протежение на Златния рог.Първоначалната джамия е сериозно разрушена през 1509 година по време на силно земетресение, след което е възстановена, но през 1557 и 1754 отново пострадва при земетресения. На 22 май 1766 година при поредното силно земетресение основният купол на Фатих джамия е разрушен напълно. Днешният изглед на джамията датира от1771 година, когато по времето на султан Мустафа III e възстановена напълно вече по нов план от архитекта Мимар Мехмед Тахир.