En traduction Kok-Gumbazsignifie "dôme bleu". Il a été construit sur les fondations d'un bâtiment antérieur d'époque prémongole avec une disposition similaire. Situé sur un seul axe avec le mausolée de Kulyala, il est devenu la mosquée cathédrale de la ville. La mosquée était autrefois entourée de galéries d'été, d'où étaient conservés les fondations de pylônes carrés soutenant l'arc. L'inscription sur le portail indique que la mosquée a été érigée par Oulougbek au nom de son père Shakhrukh.

Du sanctuaire majestueux a préservé la structure centrale de dôme. Le diamètre du dôme est de 46 mètres, c'est plus que le diamètre du dôme à Bibi-khanum. La salle carrée est couronnée d'une coupe conique sphérique, soutenue par un hexagone. Dans les coins des murs massifs sont construits quatre escaliers en colimaçon. Sur la partie du dôme extérieur, on lit les restes des textes coraniques, disposés en mosaïque de briques dans le cadrage en majolique.