تصميم المسجد مستوحى من عمارة السلالة الرسولية

يعد مسجد القبلتين أحد أهم المساجد المشاركة في جائزة "عبداللطيف الفوزان لعمارة المساجد"، وترجع أهمية هذا المسجد للمسلمين كافة، إلى كونه المكان الذي أمر فيه رسولنا الكريم محمد بن عبدالله صلى الله عليه وسلّم، بتغيير اتجاه القبلة من مدينة القدس الى مكة المكرمة. وقام ببناء هذا المسجد وزارة الحج في عام 1988م، وأشرف عليه المهندس المعماري عبد الواحد الوكيل. ويقع مسجد القبلتين الذي يتخذ شكل المثلث الى الغرب من المدينة المنورة، على أرضية مستوية مع ميل طفيف عند زاويتها الجنوبية الشرقية. ويبلغ طول الواجهة الرئيسية، التي تقع بمحاذة الشارع الرئيسي، نحو 83 م، وتبلغ مساحة المسجد، الذي يحتوي على قاعة صلاة رئيسة ومصلى للنساء في طابق الميزانين 4203م2، ويتسع لأكثر من 2000 مصلّ، ويتبع تصميمه الذي يحتوي على مئذنتين وقبتين تشكيلاً منتظماً ومتماثلاً يلفت الأنظار إليه.
وتحتوي قاعة الصلاة على سلسلة من الأقواس التي تدعم أقبية برميلية موازية لجدار القبلة، وتعترض هذه الأقبية قبتان كبيرتان، تقع بينهما قنطرة متقاطعة صغيرة. وتكوّن القبتان محوراً يحدد اتجاه القبلة، وتعبّران عن الانتقال من قبلة إلى اخرى. وترتفع القبة الرئيسية الجنوبية على رقبة تحوي نوافذ صغيرة يصل من خلالها الضوء إلى منطقة المحراب. ويبيّن تصميم المسجد تأثير عمارة السلالة الرسولية التي حكمت اليمن من 626 وحتى 858 ه (1229–1454م). وقد استخدم الطوب الحامل في بناء المسجد، بدلاً من الخرسانة المسلحة للتركيز على المواد التقليدية، ولذلك لم تستخدم الخرسانة إلا في أساسات طابق التسوية وعقدة المنطقة العلوية. ويقع مسكن الإمام والمؤذن والمسؤول عن المسجد، في الامتداد الغربي من المبنى. وقد تمت الاستفادة من فرق المنسوب في الزاوية الجنوبية الشرقية من الموقع، لتكوين طابق تسوية يحتوي على منطقة للوضوء. وقد رفعت قاعة الصلاة طابقاً واحداً فوق مستوى الطابق الأرضي. ويمكن الدخول إليها من خلال فناء مرتفع يرتبط بالشارع الرئيسي من خلال أدراج.