این مسجد در 65 کیلومتری جنوب غربی شهر خواف ،در شهر زوزن و در فاصله تقریبی 2 کیلومتری از جاده اصلی واقع شده است . مسجد ملک زوزن از مساجد دو ایوانی به سبک خراسانی است و تاریخ بنا در کتیبه آجری  سمت چپ ایوان قبله مشهود می باشد که تاریخ ربیع الاول سال 615  هجری قمری در آن خوانده می شود . پلان بنا دو ایوانی است و ایوان ها  در جهات شرق و غرب ساخته شده اند . ایوان غربی در ابعاد بزرگ تر و دارای تزئیناتی با تلفیق آجر و کاشی  به رنگ های فیروزه ای  و با  طرح هندسی می باشد که در قاب بندی های بزرگ  آجری اجرا شده است . این ایوان فاقد طاق بوده و طاق  پایه های ایوان غربی آن فرو ریخته است . در طرفین این ایوان ستون هایی به جا مانده که نمایانگر وجود شبستانی در گذشته در این محل می باشد .ایوان دو طبقه بوده و در هر طرف دارای سه دهنه طاقدار است که ورودی به سمت شبستان ها محسوب می شده و طبقه دوم حالت غلام گردش دارد . زیر این ایوان آثار پنج پایه ستون مستطیل و چهار پایه ستون مدور دیده می شود . در دیواره داخل ایوان محل محراب وجود دارد که از محراب اولیه اثری وجود ندارد .
 در بالای محل محراب و در بخش پاطاق ، آثار تزئینات بسیار نفیسی از کاشی فیروزه ای و لاجوردی به زمینه آجر وجود دارد که در قاب های مستطیل و دایره ای اجرا    شده اند و در وسط آن ها یک دایره  آجری با کتیبه ای از کاشی ملاحظه می شود . در قسمت چپ محل محراب ، ورودی راه پله به سمت بالا مشهود است .در سمت شمال این ایوان ( غربی )  محراب دیگری در جریان حفاری از زیر خاک خارج شد که احتمالاً مربوط به مسجد قبلی می باشد که در این محل وجود داشته است .
استنباط گروه با توجه به تزئینات و گچبری های این محراب  بر این است که این محراب در قرن ششم یا هفتم  ساخته شده و پس از ویرانی مسجد و این محراب ، مسجد جدیدی در دوره ایلخانان در این محل ساخته اند . محراب مزبور از گچ بوده و دارای کتیبه ای در حاشیه مستطیل شکل آن با زمینه آبی رنگ می باشد و در زیر آن نقوش اسلیمی و فرو رفتگی داخل محراب دیده می شود . در بالای فرورفتگی محراب ، کتیبه ای اجرا شده است و در قوس بالایی این فرو رفتگی نیز آثار کتیبه دیگری مشهود است .دو ستون نما در طرفین فرورفتگی دیده می شود که آسیب دیده اند . در بالای محراب نیز تزئینات اسلیمی در پیشانی اجرا شده که آسیب  دیده اند .
در بین دو ایوان فضای خالی دیده می شود که احتمالاً صحن مسجد بوده و  امروزه در آن اتاقکی جدید ساخته اند و کاشی های مربوط به مسجد و حفاری محل را در آن نگهداری می کنند و نگهبانان و کارگران مرمتگر بنا در آن استراحت می کنند . ایوان شرقی نیز به قرینه ایوان غربی و با ابعاد کوچکتر اجرا گردیده که در طرفین چپ و راست داخل آن طاق برای ورود به شبستان ها تعیبع شده که امروزه از شبستان های مزبور اثری باقی نیست . در بخش جلوی این ایوان از بیرون آثار تزئینات آجری با نقوش هندسی و کاشی های فیروزه ای دیده می شود و داخل ایوان نیز مقرنس آجری  با  تزئینات  کاشی  به طرح لوزی و به رنگ فیروزه ای اجرا شده است .
سفال هایی که در این مسجد به دست آمده دارای لعاب کاملاً ایلخانی و مشابه سفال ها و کاشی های سلطانیه می باشد . وجود این کاشی ها موید همان نظریه مطرح شده در مورد بنا می باشد .
دونالد ویلبر در صفحه 114 کتاب معماری ایران در عصر ایلخانی به این بنا اشاره کرده است و علی رغم این که از آن بازدید نکرده است ، در مورد این بنا می نویسد:«دیوارهای یک ایوان بزرگ و به علاوه بازمانده های خرابه یک ایوان دیگر می رساند که زمانی مسجدی بزرگ با تزئینات مجلل در آن جا وجود داشته است.در اطراف خرابه های این مسجد ، انبوه خاک و خشت شهری است به نام زوزن ، که از بین رفته ، ولی در زمان سابق یکی از سه مرکز عمده این ناحیه بوده است. آندره گدار که در سال 1940 از این محل دیدن کرده و نام آن را زازن ترجمه کرده است نقشه ای از آن و عکس هایی از تزئینات کاشی کاری و سفالی جالب آن و شرح بنا را برای اولین بار منتشر کرده است.گدار پس از ثبت تاریخ موجود که 616 هجری قمری برابر با 1219 میلادی می باشد ، اظهار عقیده می کند که نوع نقشه و خصوصیات تزئینی مسجد تقلیدی از ساختمان های قرن 12 میلادی استان خراسان است .یاد داشت : بازدید نشده»
این مسجد در سال 615 هجری قمری  به دستور ابوالموید  ابوبکرعلی الزوزنی ملک زوزن دوران سلطنت علاالدین محمد خوارزمشاه بنیاد گردیده و تنها اثر معماری شهر زوزن است که پس از حمله مغول برجای مانده است . مسجد فعلی بر روی خرابه های مسجد قبلی احداث شده و پس از مرگ ملک زوزن با حمله مغول نیمه تمام مانده است .