از نخستين اقدامات ايلخانان مغول پس از فتح بغداد رصدخانهاى بود که در مراغه در شمال غربى ايران ساخته شد.
در دورهٔ ايلخانى بناهايى چون سلطانيه، مسجد جامع ورامين، پامنار کرمان و مقابرى چون گنبد سرخ، گنبد علويان، برج علاءالدين ورامين، نشاندهندهٔ توسعهٔ معمارى اين دوران است. معمارى ايلخانى با اندکى اختلاف، ادامهٔ معمارى دوران قبل از خود يعنى سلجوقيان است.
استادکاران و معماران دورهٔ ايلخانى نقشهٔ چهار ايوانى را براى ايجاد بناهايى چون مدارس، مساجد، کاروانسراها ... بکار بردند. نوع و شکل گنبدها به شيوهٔ سلجوقى ادامه يافت. بيشتر بناهاى دورهٔ ايلخانى توسط معماران و هنرمندان محلى ساخته شد. و بناهاى باشکوهى مثل سلطانيه و غازانيه، با صدور حکم و فرمان شاهان ايلخانى ساخته شد.
معمارى اين دوره شاهد تحولاتى ويژه گرديد. تزئينات گچبري، کاشىکارى و آجرکارى با مهارت خاص بناها را زينت مىداد. محراب مسجد جامع اصفهان، مسجد جامع اروميه، اشترجان و ديگر بناها نشانگر اوج رونق و شکوفايى اين هنر تزئينى است.
مسجد اشترجان در نزديکى اصفهان و داراى تزئينات مقرنسکاري، کاشىکارى و آجرکارى است. کتيبههاى سردر مسجد به خط ثلث لاجوردى در زمينهٔ فيروزهاى قرار گرفته است. محراب اين مسجد از زيباترين بخشهاى اين بناست. اطراف آن با کتيبههاى گچبرى شده به خط کوفى تزئين يافته. اين مسجد در عهد تيمورى و صفوى مرمت شده است.
مسجد جامع ورامين نيز در عهد ايلخانى بنا شده و نقشهٔ چهار ايوانى دارد. گنبد مهمترين بخش بناست. سردر ورودى بلند و کشيدهٔ مسجد با طاقنماهايى که در دو طرف آن قرار دارد، نمودار ويژگىهاى معمارى ايلخانى است. اين سردر با کاشى معرق تزئين شده و داراى کتيبههايى بهخط ثلث بر زمينهٔ لاجوردى است. مقرنسهاى سردر ورودى نيز تلفيقى از کاشى و آجر است. اين مسجد در عهد شاهرخ تيموري، بازسازى شده است.
قُلْ سِیرُوا فِی الْأَرْضِ فَانظُرُوا کَیْفَ بَدَأَ الْخَلْقَ ثُمَّ اللَّهُ یُنشِئُ النَّشْأَةَ الْآخِرَةَ إِنَّ اللَّهَ عَلَى کُلِّ شَیْءٍ قَدِیرٌ (بگو در زمین بگردید و بنگرید خداوند چگونه آفرینش را آغاز کرده است، سپس خداوند به همین گونه، جهان را ایجاد می کند خداوند یقیناً بر هر چیز تواناست) /عنکبوت20
