Замечание Эвлии Челеби об отсутствии в эрзерумской мечети каменного купола справедливо, но ее михрабная ячейка полностью «подготовлена» к появлению купольного перекрытия. Как и в Улу-джами Кайсери, южная часть центрального нефа оказалась расширена за счет установки Г-образных столбов, которым соответствуют массивные выступы на стене киблы, в которые сводятся профилированные архивольты подпружных арок; таким образом, михрабная ячейка оказывается выделена в интерьере не только размерами, но и своими опорами. Расширение михрабной ячейки до квадрата, сторона которого равна двум травеям, привело к сужению прилегающих боковых нефов настолько, что две восточные травеи объединены одним отрезком цилиндрического свода.

      Четвертая подпружная арка оказалась утоплена в кладке стены киблы и описывает глубокую михрабную нишу. На арки опираются выложенные горизонтальными рядами каменной кладки паруса, имеющие над михрабом круглые иллюминаторы и несущие опорное кольцо купола диаметром 11,6 м, – больше, чем в Улу-джами Кайсери, но меньше, чем в перестроенной Артукидами мечети Сильвана; правда, в последней купол опирался на тромпы и нуждался в восьми точках опоры. Таким образом, Улу-джами Эрзерума могла бы претендовать на самый большой среди тюркских мечетей Восточной Анатолии купол на парусах; однако ни каменного купола, ни барабана на имеющихся парусах не появилось, и сферическое перекрытие оказалось оригинальной конструкцией из опирающихся друг на друга деревянных плашек, в горизонтальных рядах которых оставлены четыре