Улуғбек мадрасаси Мовароуннаҳр ҳукмдори, буюк олим ва мунажжим Мирзо Улуғбекнинг буйруғига кўра 1417-1420 йилларда қурилган. Ушбу мадраса Марказий Осиёда сақланиб қолган энг қадимги ўқув юрти биносидир.

Улуғбекнинг кўрсатмасига биноан Бухоро ва Ғиждувонда ҳам мадрасалар қурилган. Барчанинг фикрига кўра, Самарқанддаги мадраса меъморий жиҳатдан уларнинг орасида энг мукаммалидир.
Мадрасанинг олд қисми майдонга қараган ва унда қатъий нисбатларда қурилган улуғвор пештоқ ажралиб туради. Пештоққа устида ҳозирда сақланиб қолмаган дарсхоналар гумбазлари қад кўтарган деворлар келиб туташади. Мадрасанинг бурчакларида тик миноралар мавжуд (уларнинг узунлиги 30 метрдан зиёд). Миноралар фақат азон айтиш ери бўлиб хизмат қилмаган, балки конструктив-техник мақсадларга ҳам хизмат қилган - пештоқ аркининг босимини озайтирган, шу билан бирга, бино композисиясига вертикал йўналишлар бахш этишдек эстетик вазифани бажарган.

Улуғбек мадрасаси Марказий Осиёнинг энг йирик ўқув юртларидан бири эди. Диний таълим муассаси Улуғбек даврида бошқача аҳамият касб этди. Бу ер нафақат диний, балки дунёвий: астрономия, математика, сўфизмнинг диний қобиққа ўралган ҳурфикрли фалсафаси фанларидан билим берадиган масканга айланди. Мадрасада даврининг Қозизода Румий каби олимлари ва Улуғбекнинг ўзи лексия ўқиганлар.

XX – асрда Улуғбек мадрасаси бир неча бор қайта таъмирланди. Мутақиллик йилларида мадраса яна бир бор тубдан таъмирланди ва бинонинг тарихий кўриниши қайта тикланди.