Interior Masjid Kubah Batu dihiasi dengan arabesk--hiasan berbentuk geometris, tanaman rambatan, dan ornamen kaligrafi. Unsur hiasan ini sempat menjadi ciri khas arsitektur Islam sejak abad ke-7 M. Hingga kini, kaligrafi masih menjadi ornamen yang menghiasi interior bangunan sebuah masjid.
Pembangunan masjid berkubah ini sepenuhnya dikerjakan dua orang Muslim dari Palestina, yaitu Raja' bin Hayat dari Bitsan dan Yazid bin Salam dari Jerusalem. Pembangunan kubah diprakarsai oleh Khalifah Abdul bin Marwan yang terdiri atas tiga tingkatan.
Tingkatan pertama dan kedua tingginya mencapai 35,3 meter. Secara keseluruhan, tinggi masjid itu mencapai 39,3 meter. Ruang di dalamnya terdiri atas tiga koridor yang sejajar melingkari batu (sakhrah). Koridor bagian dalam merupakan lantai tawaf yang langsung mengelilingi batu, seperti tempat tawaf di Masjidil Haram.
Dipenuhi ukiran-ukiran model Bizantium, di dalamnya terdapat mihrab-mihrab besar. Jumlahnya 13 buah dan masing-masing mihrab terdiri atas 104 mihrab kecil. Untuk memasukinya, ada empat pintu gerbang besar yang masing-masing dilengkapi atap.
Di dalam masjid, terdapat batu atau sakhrah berukuran 56x42 kaki. Di bawah sakhrah, terdapat gua segi empat yang luasnya 4,5x4,5 meter dan tingginya 1,5 meter. Sebagaimana ukiran-ukiran di dalam masjid, bentuk kubahnya juga banyak dipengaruhi arsitektur Bizantium.
Sejarawan Al-Maqdisi menuturkan bahwa biaya pembangunan masjid itu mencapai 100 ribu koin emas dinar. Pada atap gua, terdapat lubang seluas satu meter. Batu itu disebut sakhrah muqadassah (batu suci). Di batu itulah, Nabi Muhammad SAW melakukan Mi'raj. Sebagai saksi peristiwa tersebut, dibangunlah Kubah Sakhrah di atasnya. Menurut literatur Islam, nilai kesucian sakhrah sama dengan hajar aswad (batu hitam).