مسجد سیدالشهدا از دیدنی های خوی در بافت قدیمی شهر است و در ضلع شمالی خیابان انقلاب و روبروی بازار قدیمی قرار دارد. با قدمتی که به دوره قاجار بازمی گردد، این مسجد در سال ۱۲۲۶ هجری قمری، با ۸۰۰ متر مربع زیر بنا ساخته شده است. بنای مسجد شامل شبستانی یک طبقه و دالان ورودی می شود که هماهنگی ترکیب سالن و دالان ورودی، آجرکاری ستون های شبستان و تزیینات آجری نمای داخلی گنبدهای سقف پوش و گوشواره های آن در خور توجه هستند.
این مسجد که قریب به هشتصد متر مربع وسعت دارد در واقع بخشی از یک طرح بزرگ مسجد و مدرسه بوده است که ساخت آن بنا به دلایلی ناتمام مانده است. سنگ بنای اولیه این مسجد تاریخی توسط احمد خان دنبلی گذاشته شده است. وی قرار بود این بنا را پس از ساخت به فتحعلی شاه قاجار پیشکش نموده و نام آن را مسجد شاه بنهد.
در طرح اولیه مسجد به همراه دو مدرسه در چپ و راست این بنا طراحی شده بوده است. بنابر برخی اسناد تاریخی کار ساخت مسجد و مدرسه ها آغاز می شود و حتی مصالح لازم برای ساخت بنا نیز مهیا می شود اما با مرگ وی و وقوع برخی حوادث دیگر کار ساخت این بنای زیبا ناتمام باقی می ماند. سال ها بنا به همین صورت به حال خود رها می شود تا اینکه در نهایت در سال 1317 هجری قمری امام جماعت شهر خوی که میرزا یحیی نام داشته است به همت اهالی و پیگیری خیرین شهر کار ساخت مسجد را با کمک مردم خوی به اتمام رسانده و مسجد را مورد بهره برداری قرار می دهد. کتیبه ای به تاریخ 1326 هجری قمری نیز با نام امام جمعه آن روزهای خوی بر روی یکی از دیوارهای مسجد نصب می گردد.
در این هنگام مسجد در بین مردم به مسجد جمعه و یا مسجد جامع شهره می شود. هم اکنون مسجد در خیابان انقلاب شهر خوی و درست روبروی بازار تاریخی این شهر قرار دارد. یکی از ورودی های مسجد نیز در خیابان انقلاب قرار دارد که پایین تر از سطح خیابان است. مسجد از سنگ و خشت پخته با ملات آهک و گچ ساخته شده است و عمده تزئینات آن نیز شامل آجرکاری با شکل دایره و لوزی و سایر اشکال است. مسجد دارای صحن نسبتا وسیعی است. در شبستان این بنا نیز ستون های سنگی حجاری شده ای به چشم می خورد که بسیار زیباست. سقف شامل پانزده گنبد است که همگی بر روی این ستون ها مستقر گشته اند. آجرکاری نیز از تزئینات به کار رفته در بخش های مختلف شبستان است. در حفاری های اخیر یک فواره سنگی زیبا با نقش چهار انسان از این مسجد کشف شده است که هم اکنون در موزه خوی نگهداری می شود.