شاید بتوان مهمترین ویژگی این بنای عظیم را تحول معماری از دوران سلجوقی به دوران ایلخانی دانست.
این بنا اگرچه به معماری دوران سلجوقی تمایل بسیار دارد و شاید تقلیدی از آن به شمار آید ، اما نخستین بنایی است که تحول معماری از دوره سلجوقی به دوره ایلخانی را آشکارا نشان می دهد. برخی گنبد سلطانیه را الهام بخش معماری گوتیک نیز می دانند. گنبد سلطانیه با استفاده از هنرهای آجرکاری ، کاشی کاری و گچبری تزیین یافته است و همراه کتیبه نویسی هایی که در آن انجام شده ، مجموعه هنری زیبایی را فراهم آورده است.
این بنا از لحاظ تزیینات نمایانگر مرحله کمال معماری گذشته ایران است و ذوق ، هنر و ابتکار طراحان ، معماران و مهندسان زمان خود را به نمایش می گذارد. از نظر هنر آجرکاری در این گنبد زیبا ، آجرچینی خفته و راسته ، پتگین و نقوش آجرهای مهری و قالبی به کار رفته است.
انواع بندکشی ها با سطحه های بزرگ از آجرهای مهری منقوش و صابونی در این بنا به چشم می خورد که از ویژگی های معماری دوره ایلخانی است. از لحاظ کاشیکاری گنبد سلطانیه از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا نخستین اثرتاریخی است که در نمای درونی و بیرونی آن از این هنر استفاده شده است. آنچه از این هنر زیبا در نمای بیرونی خودنمایی می کند ، به کارگیری آن در دو جبهه ورودی شرقی و جبهه غربی از درگاه های ورودی و نمای فوقانی طبقه دوم گنبد در گلویی ها و پشت و بغل قوسها و جرزهای نمای بیرونی است. از هنر گچبری در تزیینات دوره دوم گنبد استفاده شده است.
تمام تزیینات و نقاشی های رنگی دوره دوم که از اشکال هندسی و نوشتاری تشکیل می شوند ، روی سطوح گچ انجام شده اند. در ضلع شمالی گنبد و در بالای ورودی آن از گچبری ها به شکل نوشته های قرآن و نقوش اسلیمی استفاده شده است. به طور کلی تزیینات گچبری موجود در این بنا به شکلهای گوناگونی چون برجسته ، برجسته کاری ، گچبری توپر و توخالی ، گچبری الحاقی ، معرق گچی ، نقوش مهری بندآجری ، آجرکاری کاذب و گچبری پیش ساخته روی پارچه انجام شده است.
کتیبه های موجود در گنبد سلطانیه
وجود کتیبه های متعدد در این بنا، اطلاعات مناسبی درخصوص آن ارائه می کند. در گنبد سلطانیه از انواع خطهای رایج تا اوایل قرن هشتم هجری قمری استفاده شده است . کتیبه های دوره نخست به استثنای چند مورد ، بیشتر به خط کوفی و به سبک معلق ، مشجر ، موشح و مورق نوشته شده و کتیبه های دوره دوم به خط ثلث جلی و انواع کوفی ، محقق ، ریحان و نسخ دیده می شود.
طولانی ترین کتیبه ای که در گنبد سلطانیه وجود دارد و به آن زیبایی خاصی بخشیده است ، در فاصله 360 سانتی متری از کف گنبد و در عرض 75 سانتی متری دور تا دور بنا نوشته شده و به سوی ایوان ها و جرزها ادامه یافته و در آن سوره فتح به خط زیبای ثلث نگاشته شده است.
در سطح قوس ، در طبقه دوم ایوان شرقی ، کتیبه ای از آجر در زمینه کاشیکاری معرق به رنگ سبز و آبی وجود دارد که روی آن آیه 125 سوره مبارکه بقره به خط کوفی نوشته شده است.
در سطح جرز ایوان های جنوب شرقی و جنوب غربی ، طرحهای تزیینی به شکل ترنج با رنگ آبی طراحی شده اند. خطوط کلی این نقشها اسلیمی است و در لابه لای این نقشهای اسلیمی کلمات ابوبکر ، عمر ، عثمان ، علی ، حسن و حسین پیوسته تکرار شده اند. گنبد تاریخی سلطانیه زنجان که ثبت جهانی نیز شده یکی از منابع ارزشمند در جذب گردشگران داخلی و خارجی است که پرداختن به آن و بسترسازی برای شکوفایی این منطقه و تبدیل آن به یکی از قطبهای گردشگری کشور می تواند منافع اقتصادی زیادی را برای مردم محلی ، استان زنجان و به دنبال آن اقتصاد ملی داشته باشد.
در سالهای اخیر این گنبد مرمت و طرحها و برنامه هایی نیز برای رونق گردشگری آن تدوین شد ؛ اما همچنان این بنا از امکاناتی که یک چنین مکان ارزشمند هنری تاریخی را بایسته است ، فاصله بسیار دارد.