فخرالدوله، همسر «محسن‌خان امین‌الدوله» و عروس «علی‌خان امین‌الدوله» صدراعظم ناصرالدین‌شاه بود. در یکی از جلسات روضه خانگی او در خانه اعیانی‌اش واقع در محله دولت بود که ایده ساخت این مسجد شکل گرفت.
فخرالدوله، همسر «محسن‌خان امین‌الدوله» و عروس «علی‌خان امین‌الدوله» صدراعظم ناصرالدین‌شاه بود. در یکی از جلسات روضه خانگی او در خانه اعیانی‌اش واقع در محله دولت بود که ایده ساخت این مسجد شکل گرفت.
به گزاشر پایگاه فکر و فرهنگ مبلغ، «نصرالله حدادی»، تهران‌شناس، درباره ماجرای ساخت مسجد فخرالدوله می‌گوید: «فخرالدوله این مسجد را به پیشنهاد مرحوم «محمدتقی فلسفی» خطیب و واعظ بنام آن روزگار ساخت. آقای فلسفی گاهی در خانه اعیانی فخرالدوله در محله دولت سخنران جلسه روضه خانگی بود. او در یکی از این روضه‌ها به فخرالدوله پیشنهاد کرد برای شوهر و پدرشوهرش باقیات صالحاتی به جا بگذارد. فخرالدوله نیز پس از این پیشنهاد به فکر ساخت مسجدی به نیت آنها افتاد و کمی بعد در ۱۳۲۸ هجری شمسی این مسجد زیبا بنا شد.»
اکنون نام فخرالدوله روی سردر مسجد حک شده و نمازگزاران مسجد نیز از او به نیکی یاد می‌کنند. «شاهین صلواتی» یکی از اهالی قدیمی محله می‌گوید: «از قدیمی‌ها شنیده‌ایم که فخرالدوله محصولات زمین‌های کشاورزی وسیعی را که در شمال کشور داشت میان نیازمندان توزیع می‌کرد. او ایام عزاداری هم روی بالکنی که مشرف به شبستان مسجد بود می‌نشست و پای ثابت این مراسم بود.» حدادی نیز می‌گوید: «فخرالدوله بنیانگذار تاکسیرانی در تهران بود. او تعداد زیادی تاکسی خرید و در اختیار افرادی قرار داد که بضاعت چندانی نداشتند. از آنها مختصری اجاره می‌گرفت. حتی زمستان‌ها کامیون اجاره می‌کرد و به خانه‌هایی که نتوانسته بودند برای زمستان خاک‌زغال تهیه کنند، زغال می‌رساند.»
در همان بدو ورود به محوطه مسجد فخرالدوله، معماری متفاوت آن جلب توجه می‌کند. «نیکلای مارکوف» معمار گرجستانی‌الاصل، سازنده این بنای زیباست. هنر دست استاد محمدعلی کاشی‌تراش اصفهانی که با خط خوش استاد ابراهیم طالقانی تلفیق شده است نیز از رموز زیبایی این مسجد تاریخی به شمار می‌رود. این مسجد به شیوه معماری دوران قاجار و با آمیزه‌ای از معماری ایرانی و فرنگی ساخته شده است. از جمله ویژگی‌های این بنا، قرینه‌سازی‌های متعدد آن است که همراه با ۴ محرابی که در چهار سوی مسجد ساخته شده، نمای متفاوتی به آن بخشیده است.
در هندسه و ترکیب اصلی بنا، گرایش به پرستشگاه‌های بیزانس دیده می‌شود و مناره‌های کوچکی که در بنا به کار رفته، از سبک معماری بیزانسی تأثیر پذیرفته است. بنای مسجد فخرالدوله که بیش از ۷ دهه قدمت دارد، همچنان وضعیت ابتدایی خود را حفظ کرده و در این سال‌ها تنها تعمیرهای مختصری در آن انجام شده است. مسجد فخرالدوله ائمه جماعات برجسته‌ای نیز داشت. سرآمد آنها مرحوم آیت‌الله میرزا خلیل کمَره‌ای، نویسنده، محقق و فیلسوف معاصر، بود که به دلیل تلاش برای اتحاد مذاهب اسلامی شناخته می‌شد. همچنین او از همراهان وفادار امام خمینی(ره) در جریان مبارزه علیه طاغوت به شمار می‌رفت.
