İsfahan Şah Camii, Safevi mimarisinin iki ayrı problemi — yüksek bir dış silüet ile orantılı bir iç mekânı aynı kubbede birleştirmek ve bir yapıyı bir kent meydanının parçası kılmak — ustalıkla çözdüğü yapıdır.

Caminin asıl strüktürel buluşu çift kabuk kubbededir. İçeride, mekânın oranını koruyan alçak bir iç kubbe; dışarıda, kentin siluetine hâkim olan, çok daha yüksek ve şişkin bir dış kubbe vardır. İkisi arasında boş bir hava aralığı ve bağlayıcı taşıyıcılar bulunur; böylece tasarımcı, içerideki insan ölçeğini bozmadan dışarıda anıtsal bir yükseklik elde eder. Dış kubbe baştan aşağı turkuaz ve lacivert sırlı çiniyle kaplanır — çini yalnızca süsleme değil, kerpiç-tuğla çekirdeği güneşten ve yağmurdan koruyan bir kabuktur; geometrik ve bitkisel desenler, ışıkta yüzeyi maddesizleştirir.

Plan, dört eyvanlı (eyvan: bir yanı açık tonozlu hol) İran cami tipolojisini izler: avlunun dört kenarının ortasında birer dev kemerli eyvan, mekânı eksenlere bağlar. Caminin en zekice yanı kentseldir: taç kapısı Nakş-ı Cihan Meydanı'na açılır, ama kıble yönü meydana göre eğik olduğundan, yapı kapının arkasında ustaca döndürülerek hem meydanın geometrisine hem Mekke'ye aynı anda uyar. Şah Camii, çift kabuk kubbe, çini kabuk ve eyvan planını tek bir kentsel kompozisyonda birleştiren İran-İslam mimarisinin doruk noktasıdır.