Masjid Sultan Ismail (MSI) telah mula pembinaan pada tahun 1986 dan telah siap pada tahun 1990. Dengan kos pembinaan yang hampir mencecah RM19 juta, bangunan masjid ini ditempatkan di kawasan tengah kampus yang merupakan bangunan utama yang terletak di dataran tertinggi. Ini menjadikan MSI sebagai titik tumpu dalam perancangan pembinaan kampus dan perletakannya di kawasan tengah adalah selaras dengan konsep pembelajaran Islam di mana masjid merupakan sumber tempat mencari dan menyebarkan ilmu.
Rupabentuk MSI adalah mengutamakan ketinggian kerana ianya merupakan bangunan utama dan nadi perancangan kampus UTM keseluruhannya. Untuk mencapai konsep tersebut, MSI telah direka bentuk setinggi 3 tingkat dengan satu ruang bawah tanah dan tiga pasang menara yang berlainan ketinggian untuk mencerminkan tiga paras tersebut di damping rupa bentuk yang tinggi. Bagi menerapkan ciri-ciri reka bentuk senibina Islam dengan gabungan reka bentuk senibina tradisional Melayu, MSI telah direka khas dengan menggunakan kombinasi kedua-dua ciri berkenaan.
Kubah telah dipilih sebagai bumbung utama kerana ianya lazim digunakan dalam reka bentuk masjid dan memberi bentuk yang berlainan dari bumbung-bumbung raumah Melayu di sekelilingnya supaya dapat dikenali umum bahawa di tengah-tengah kampus UTM adalah masjid atau disebaliknya bangunan-bangunan lain adalah penyambung masjid. Bentuk kubah MSI ini berdasarkan reka bentuk kubah Masjid Al-Aqsar di Baitul Maqdis. Kemasan kubah ialah daripada kepingan tembaga berwarna hijau dan bintang sebagai mercu tanda atau simbol kebesaran Islam.
Berkeluasan keseluruhan 100,00 kaki persegi, dalam satu masa MSI mampu menampung jemaah seramai lebih 10,000 orang termasuk 740 jemaah wanita yang dikhaskan di aras tiga.