Ayasofya haziresinde bulunan Sultan III. Mehmet’in türbesini Mimar Dalgıç Ahmet Ağa yaptırmıştır. Bu türbe de Kanuni Sultan Süleyman, Sultan II. Selim ve Sultan III. Murat türbelerinde uygulanan mimari sistem küçük değişikliklerle tekrar edilmiştir. Dalgıç Ahmet Ağa’nın eseri olan bu türbe dıştan mermer kaplı, içten de sekiz köşeli plana sahiptir. Türbenin üzerini örten iç ve dış olmak üzere iki bölümden meydana gelen kubbe, doğrudan doğruya duvarların üzerine oturtulmuştur. Sonraki dönemlerde Sultan III. Mehmet’in ölen kızları için giriş kapısının iki yanına yeni bölümler eklenmiştir.
Türbenin önünde üç kemerli bir revak bulunmaktadır. Bu revakın zamanla bazı değişikliğe uğradığı, sütun başlıkları ve duvarlar üzerindeki resimlerden anlaşılmaktadır. Giriş kapısı XVIII.-XIX. yüzyılın barok özelliklerini yansıtmaktadır. Bu da bu bölümün yenilendiğine işaret etmektedir.
Türbenin içerisi muntazam sekizgen bir plan göstermekte olup, sekiz mermer sütun, sekiz büyük kemerle birbirine bağlanarak pandantifli iç kubbeye dayanak sağlamaktadır. Böylece Kanuni türbesindeki iç mekânın düzeni burada bir kez daha tekrarlanmıştır. Baklavalı başlıklara oturtulan kemerler duvarlarla ve çok yüksekteki bağlantı kemeri ile birleştirilmiştir. Türbenin içerisi İznik işi çinilerle kaplanmıştır. Alt sıralardaki pencere ve dolapların arasında kalan duvarlar tamamen çinilerle kaplıdır. Ancak bu türbe çinilerinde sonraki dönemlerde yapılan eklemeler de görülmektedir. Türbe içerisinde kalem işleri görülmemekte olup, onların yerini yaprak-çiçek kompozisyonları almıştır. Pandantiflerin ortasında yeşil zeminli yuvarlak madalyonlara altın yaldızla Lafsa-i Celâl, İsm-i Nebi, Cihar yar-ı Güzin, Hasan ve Hüseyin isimleri yazılmıştır. Madalyonların çevresi de lotuslar ve rumi kıvrımlarla doldurulmuştur. Kubbe göbeğinde madalyon içerisinde bir ayet bulunmaktadır.
Türbenin içerisinde ve dışında çeşitli yerlere yerleştirilmiş kitabe ve yazılar bulunmaktadır. Bunlardan kapının basık kemeri üzerinde iki satır halinde altı kartuş içerisine yazılmış kitabesi okunmaktadır:
“Ruh-ı pak-i Hazreti Sultan Mehmed Han içun-farz-ı ayn oldu şam u seher her salihe daima firdevs-i a’ladâ meşam canına
İrişe Gülizar-ı kutsiden muattar rayiha-azm-i Firdevs ettiğine hükmüya tarihtir. Okuyun Sultan Mehmed can-i çün Fatiha.”
Bunun yaı sıra türbenin dışta batı cephesine, alt pencere ile orta sıradaki pencerelerin arasındaki yüzeye üç satır halinde, her mısraı ayrı bir kartuş içerisine alınmış uzun bir kitabe yerleştirilmiştir. Bu kitabeden türbenin Sultan I. Ahmet tarafından babasının ölümü üzerine yaptırıldığı ve binanın 1608–1609 yıllarında tamamlandığı yazılıdır. Buna dayanılarak türbenin Sultan III. Mehmet’in ölümünden beş yıl sonra tamamlandığı anlaşılmaktadır.
Türbede Sultan III. Mehmet’in yanı sıra Sultan I. Ahmet’in annesi Handan Sultan, Sultan I. Ahmet’in üç oğlu ve on dört kızı ile Sultan III. Murat’ın kızı Ayşe Sultan gömülüdür. Giriş revakının iki yanındaki mekânlarda da Sultan III. Murat’ın kızları gömülüdür.