Die Zeyrek-Moschee besteht aus drei separaten Bauteilen. Mehrere Kuppeln sowie drei Apsiden zeugen davon, dass hier drei Kirchen zusammengefügt wurden. Diese gehörten einst zum Pantokratorkloster. Das erste, ab 1118 errichtete Gotteshaus diente als Grablege für den byzantinischen Kaiser Johannes II. Komnenos. Zugleich wurde hier die wichtigste Ikone von Byzanz, eine Abbildung der Muttergottes mit dem Jesuskind im Arm, verwahrt.
Später wurden zwei weitere Kirchen angebaut, die dem Erzengel Michael und der Muttergottes geweiht waren. Aufgrund seiner Bedeutung als kaiserliche Grabstätte prägte der Baukomplex in seiner Gesamtheit die byzantinische Kirchenarchitektur des 12. und 13. Jh.
Nach der Eroberung Konstantinopels durch die Osmanen wurden die drei Gotteshäuser zur Moschee umfunktioniert. Benannt ist sie nach dem Korangelehrten Zeyrek Mehmet Efendi, der im 15. Jh. an der hiesigen Medrese unterrichtete.
