Kanuni Sultan Süleyman dönemi Türk mimarlığı "klasik dönem" adını alır. Bu dönemde, aşağı yukarı bütün yapıtlar, Mimar Sinan'ın elinden çıkmıştır. Sinan'ın ilk yapıtı sayılan Halep'teki Hüsreviye Camisi (1536-37) tek kubbeli bir yapıdır. İstanbul'daki ilk yapıtıysa Haseki Külliyesi'dir (1539). Bu külliyede cami yapıdan ayrılmıştır; medrese, sıbyan mektebi, çeşme, imaret ve darüşşifadan oluşur. Şehzade camisi (1543-48) ise ilk büyük yapıtıdır. Payeye oturan 19 m çapındaki kubbenin çevresinde dört yarım kubbe bulunur. köşelere dört küçük kubbe yerleşmiştir. Önde şadırvanlı avlu, yanda iki minare vardır. Osmanlılarda ilk merkezi planın uygulandığı camidir. Mimar Sinan'ın baş yapıtı sayılan Süleymaniye Camisi, (1550-57) binalı külliyenin bir parçasıdır. Şadırvanlı ve revaklı avlunun bulunduğu caminin ana uzamı, iki yarım kubbenin desteklediği bir büyük kubbeye dayanır. 53 m yüksekliğindeki kubbe, İstanbul'daki en yüksek  Türk kubbesidir. Kubbe dört payeye oturur. Yarım kubbeler, ikişer çeyrek kubbe (eksedra) ile genişletilmiş; yan neftler beşer kubbeyle örtülmüştür. Pencerelerin renkli cam süslemeleri özgündür. Dört köşede dört minare bulunmaktadır. Külliyede Kanuni Sultan Süleyman'ın sekizgen planlı türbesiyle  Mimar Sinan'ın kendisi için yaptığı yalın görünümlü türbe yer alır. İstanbul Beşiktaş'taki Sinan paşa Camisi (1555), Edirnekapı'daki Mihrimah Sultan Camisi (1557), Azapkapı'daki Sokullu Camisi (1572) gibi camilerin yapımında, Mimar Sinan, değişik planlar denemiştir. İlk kez Sokullu Medresesi'nde taş kemer kullanmıştır. İstanbul Eminönü'nde bulunan Rüstem Paşa Camisi (1561), avlusuz olarak, merdivenle çıkılan yüksek bir alt yapının üstünde inşaa edilmiştir. Altı payeli kemere oturan kubbenin, dört köşesine çeyrek kubbeler yerleştirilmiş, yanlardaki tonozlu bölümlerle uzam büyütülmüştür. İçinde her yer çini kaplıdır. Edirne'deki Selimiye Camisi (1569-75), Sultan Selim II'nin buyruğuyla yapılmıştır. 43 m yüksekliğinde, yaklaşık 31 m çapındaki kubbe, en büyük kubbe olarak kabul edilir. Tek kubbeli olarak düşünülen caminin kubbesi, arkada payanda kemerlerinin desteklediği sekiz payeye oturur. Dört köşesinde dört minaresi vardır. Caminin içi, kalem işleri ve çinilerle süslüdür. Hünkar mahfilinin de bulunduğu caminin önünde, revaklı ve şadırvanlı avlu, bu avlunun çevresindeyse bir dış avlu yer alır. Dış avlunun içinde öteki külliye binaları vardır. İstanbul, Kasımpaşa'da Kaptanıderya Piyale Paşa için yapılan Piyale Paşa Camisi (1573) eski ulu camilerin planını andıran  yapısıyla dikkat çeker. Tek minareli caminin çevresini iki katlı revaklar çevrelemektedir.

Mimar Sinan, Manisa'daki Muradiye Camisi'nin (1583-85) planını çizmiş, ama camiyi Mimar Mehmet Ağa yapmıştır. Bu camide, bir ana kubbeyi üç yarım kubbeye çevirir; önde son cemaat yeri vardır.

Mimar Sinan'ın ilk yaptığı türbe, Şehzade Mehmet Türbesi'dir; sekizgen gövdesi yivli bir kubbeyle örtülüdür. Beşiktaş'ta Barbaros Hayreddin Paşa için yaptığı türbe (1541), sekizgen, kubbeli ve önünde revak bulunan yalın bir yapıdır.

Mimar Sinan camilerin dışında, İstanbul'da elliyi aşkın mescit yapmıştır. Eyüp'teki Davut ağa mescidi bunlara örnektir.

Mimar Sinan'ın Topkapı Sarayı'nda yaptığı Murat III Köşkü (1578) iki katlıdır. Alt kat yazlık, üst kat kışlıktır; altta havuz, üstte sofa ve oda bulunur. Köşk pandantifli kubbeyle örtülüdür. İstanbul Zeyrek'te bulunan Çinili Hamam (1546), kadınlar ve erkeklere ait iki bölümden oluşur. Planlı, kubbeli camekanlık, geçiş kısmı olan soğukluk ve haç biçimindeki sıcaklık ile, klasik Türk hamam tipinin örneğidir. Sultan Ahmet'teki Ayasofya Hamamı (1556), gene iki bölümlüdür. Kubbeli camekanlık, üç kubbeli soğukluk, yıldız biçimindeki sıcaklıktan oluşmaktadır. Mimar Sinan'ın yapıtları arasında su kemerleri önemli bir yer tutar. En önemlisi, İstanbul'da Kırk çeşme suyu için yaptığı Mağlova Kemeri'dir. Yaptığı köprüler arasında  en bilinenleri İstanbul'da Büyükçekmece  Köprüsü (1567-68), Yugoslavya'daki Drina Köprüsü'dür (1577). Sokullu Mehmet Paşa Köprüsü olarak da bilinen bu köprü, kesme taştan on bir gözlüdür.

Mimar Sinan'ın birçok kervansaray yaptığı bilinmektedir. Büyük Çekmece'de Sultan Süleyman Han (1566-67), Lüleburgaz'da Sokullu Mehmet Paşa Kervansarayı (1569), Edirne'de Rüstem Paşa Kervansarayı (XVI. yy.) en önemli  kervansaraylar arasındadır: Osmanlılarda bağımsız çeşme ve sebil yapımına da önem verilmiştir. Mimar Davut Ağa'nın yapıtı olan Çarşıkapı Koca Sinan Paşa Sebili (1594) klasik üsluptaki çeşmelerin ilk örneklerindendir. Kanuni dönemine ait Bursa'daki Yeni Kaplıca, plan bakımından daha gelişmiştir: Bundan sonra büyük Osmanlı hamamları külliyelere bağlı olarak yapılmaya başlanmıştır.

Mimar Sinan'ın ölümünden sonra (1588) klasik anlayışı sürdüren mimarlar arasında XVII. ve XVIII. yy'larda  Ayas, Şecca, Acem Ali, Küçük Sinan, Davut Ağa, Ahmet Ağa, Kemalettin, Yusuf, Mehmet Ağa, Süleyman Ağa, Mustafa Ağa, Muslihittin, Hüseyin Çavuş, Hacı Hasan, İbrahim gibi mimarlar sayılabilir.

XVII.yy'da yapılan önemli mimari yapılardan Sultanahmet Camisi ve Külliyesi (1609-16) mimarbaşı Sedefkar Mehmet Ağa tarafından yapılmıştır. 43 m yüksekliğinde ve 24 m çapındaki ana kubbe, dört yarım kubbeyle desteklenir ve dört mermer payeye oturur. İç uzam aydınlıktır; önünde otuz kubbeli revaklı avlu yeralır. İçindeki yüzlerce çeşit çini ve kalem işleriyle cami, mavi bir görünümdedir; bu nedenle ikinci bir ismi de "Mavi Cami" diye adlandırılır. Altı minaresi vardır.

Klasik üslubun son büyük camisi, İstanbul Eminönü'deki Yenicami'dir (1597-1663). Mimar Davut Ağa'nın yapımına başladığı caminin kubbesi, yandaki küçük kubbelerden daha yüksektir. Kubbeyi taşıyan dört paye caminin dışından da belli olmaktadır. Avlu sütunlar üstündeki kubbeli revaklarla çevrilidir. Sekizgen şadırvanın üstü kubbelidir. Cephesi klasik Osmanlı üslubunda yapılmış olan caminin içinde, XVII. yy'ın güzel çini örnekleri bulunmaktadır. Üçer şerefeli iki minaresi vardır. Bu camiye ait külliye, darülkurra, sıbyan mektebi, türbe, çarşı, sebil, çeşme, hamam ve hünkar kasrını içerir. Hünkar kasrı, klasik Osmanlı köşk mimarlığının en güzel örneklerindendir.

Üsküdar'da bulunan Yeni Valide Camisi (1708-10), klasik üslubun son örneklerindendir. Çevresinde külliyeye ait binalar bulunmaktadır. XVIII. yy'da Türk mimarlığı, Batı etkisinde kalmıştır. İstanbul dışında Doğubeyazıt'taki İshak Paşa Sarayı (1724), cami, medrese, hamam, harem dairesi, divan, zindan, fırın ve depolarıyla çok büyük bir saraydır. Sarayın mimari üslubu Selçuklu etkisindedir. Sultan Ahmet III Sebili (1728), cephe süslemeleri ve saçaklı örtüsüyle sebiller içinde en güzeli ve en tanınmış olanıdır.