در اوايل قرن هفتم هجرى مغولان ايران را اشغال کردند و بعد خود تحت تأثير هنر و فرهنگ ايرانى واقع شدند. مغولان پس از پذيرش اسلام احداث بناهاى مذهبى را آغاز کردند. در اين دوره بناهاى مذهبى مثل مساجد، مدارس، زيارتگاهها و مقابر بيشتر مورد توجه بودند. در اين دوره نقشه ساختمانها و فرم گنبد به سبک سلجوقى با تغييراتى مختصر ادامه يافت. از آنجايىکه فرمانروايان مغول براى حفظ برترى و غرور خويش مىخواستند بناها هر چه باشکوهتر باشند، مقياسهاى ساختمانى را فراتر از گذشته بردند.
برجها بلندتر و کتيبهها بزرگتر شدند. به تزئينات در رنگهاى مختلف توجه بيشترى شد و بناهاى عظيم با اشکال رنگارنگ ساخته شدند. سردرهاى کهن و بلند دوباره زنده شده و مورد توجه قرار گرفتند. تنوع نقوش تزئينى و وضوح و برجستگى کاشىهاى آبى فيروزهاى نمونهٔ زيبايى از هنر اين دوران ساخته است.
معمارى ايلخانى از نظر زيبايىشناسي، سبک جديدى را در تاريخ معمارى ايران بوجود نياورد. اين معمارى تا حدودى دنبالهٔ معمارى سلجوقى محسوب مىشود.
گنبد دوجداره که در معمارى سلجوقى نخستين بار بکار رفت، در معمارى ايلخانى رواج زيادى يافت. براى ساخت اين ديوارها از خشت استفاده مىشد و براى رويهبندى از آجر پخته بهره مىگرفتند.
از مساجد اين دوره مسجد ورامين، مسجد جامع اشترجان اصفهان و از مقابر اين دوره گنبد سلطانيه يا مقبرهٔ سلطان اولجاتيو و گنبد غفاريّه در شهر مراغه و مقبرهٔ علاءالدين ورامين و از کاروانسراها، کاروانسراى سرچشم و رباط سنج را مىتوان نام برد.
بهکار بردن سنگ در ساختمان مخصوص منطقهٔ آذربايجان بود که در بخش پايينى ديوارها بکار مىرفت و گاهى از سنگ براى تزئين استفاده مىشد.
معمارى مغولى ايران پيوستگى ويژەاى با معمارى سلجوقى دارد، حتى در برخى موارد تشخيص دقيق اين دو دوره در بعضى آثار دشوار است. با اين همه معمارى ايلخانى بسيار سبکتر از معمارى سلجوقى و شکيلتر است. در اين دوره هنر معرق کاشى به اوج خود مىرسد. در اين بناها معمولاً گنبد دو سوم بنا را در بر مىگيرد و با آراستگى و برازندگى ويژهاى با بنا هماهنگ مىشود. آجرکارى به کمال مىرسد. ايوانها کشيده و بلند شده و گلدستههاى سردر دوتايى مىشوند و بهم نزديکتر مىگردند. حياطها باريکتر و نقشه چهار ايوانى کاملتر مىشود.
بناهاى غيرمذهبى
از معمارى غيرمذهبى ايلخانى چندان چيزى شناخته نشده است. يکى از دلايل آن شايد آداب و رسوم بيابانگردى اين قوم باشد. در منابع از بعضى کاخها نام برده شده اما هيچکدام، بهدليل بکارگيرى مواد ناپايدار باقى نمانده است. بطور مثال کاخ آل جزاير در تبريز از اين موارد است. در ناحيهٔ مرند، سرچم بقاياى نامطلوبى از کاروانسراهاى دورۀ ايلخانى باقى مانده است. پلان اين بناها شبيه هم است. يعنى يک صحن مستطيل با فضاى باز همراه يک درب ورودى و اقامتگاههايى در چهار طرف آن.
بناهاي مذهبي و آرامگاهي
معماران و استادکاران دورهٔ ايلخاني، نقشهٔ چهار ايوانى را براى ايجاد بناهايى چون مدرسه و مسجد بکار بردند. در اين دوره ايوانها مرتفع و کمعرض و ديوارهاى بنا باريکتر شدند.
بناهاى تدفينى دورۀ ايلخاني، بيشتر از الگوهاى دورۀ سلجوقى مايه گرفته است که شامل برجهاى مقبرهاى و بقاع مىباشد؛ برجهاى مقبرهاى با پلان مربعشکل، مدور و يا چند ضلعى بود که با گنبدى پوشانده مىشد و سقف نوکتيزى آن را از نظر دور نگه مىداشت. اين سقف مخروطى يا چند وجهى از الگوى سلجوقى اقتباس شد و بطور وسيعى در شمال بينالنهرين و آناتولى مورد استفاده قرار مىگرفت.
آرامگاه الجايتو در سلطانيه، الگوى برجستهاى است از اين نوع بناها. اين آرامگاه در مرکز مجموعهاى از بناها قرار داشت که با ديوارى محصور مىشد. اين ساختمان از نظر جلوه شبيه گنبد مسجد جامع ورامين است. گنبد با آجرهاى لعابدار آبىرنگ پوشيده شده است.
گروهى از آرامگاهها نيز در شهر قم ساخته شدند که تزئينات آنها تحت تأثير آرامگاه الجايتو بود. همينطور مىتوان از امامزاده جعفر، دو بقعه در نزديکى اصفهان (پيکر بکران و آرامگاهى در گارلادان)، مزار بايزيد بسطامى و آرامگاه شيخ عبدالصمد اصفهانى در نطنز ياد کرد.
تزئينات معمارى
معمارى اين دوره شاهد تحولاتى ويژه در تزئينات است؛ گچبري، کاشيکاري، آجرکارى با مهارت خاص در تزئين بناها بکار رفته است. گچبرى اين دوره بر دورههاى متقدم و متأخر برترى داشته است.
محراب مسجد جامع اصفهان، مسجد جامع اروميه، اشترجان، آرامگاه اولجايتو، نشانهٔ اوج رونق و شکوفايى هنر گچبري، کاشيکارى و ... در اين دوره مىباشد.