Selimiye Camii’nin inşasına başlandığı tarih kesin olarak bilinmemektedir. Ancak Selimiye Camii kapısı üzerinde bulunan cami kitabesinde, inşaasına 1568 (H.976) yılında başlandığı kaydedilmiştirCami inşaatının başlangıç döneminde Edirne kadısına Divan’dan gönderilen 20 Haziran 1568 tarihli emirde, camii inşaatı nedeniyle fiyatları arttıran kereste tüccarlarının, fiyatlarını kontrol etmesi istenilmiştir. Bu belge ile birlikte Selimiye Camii’nin, 20 Haziran 1568 tarihinden sonraki yaz aylarından birinde temel kazısının başlamış olabileceği düşünülebilirDayezade Mustafa Efendinin Risale-i Selimiye adlı eserinde, Sultan Selim, Hicri 976 senesinin Sefer ayının 27. Günü (21 Ağustos 1568) caminin yapımını Mimar Sinan’a havale ettiği ve yerinin seçilmesini emrettiği kaydedilmiştirSelimiye Camii’nin yapı malzemeleri Edirne ve civarından sağlanmıştır. Camiye malzeme sağlamakla görevli hassa emini Halil'in verdiği bilgilere dayanılarak, Enez'de bazı direklerin ve Fere'deki bir renkli taş ocağı ürünlerinin gönderilmesi için Divan'dan, ilgili kadılıklara emirler gönderilmiştir. Bütün bu çalışmaların 1568 sonbaharında da sürdüğü bu belgelerden anlaşılmaktadır.Mimar Sinan’a 12 Ağustos 1572 tarihinde gönderilen bir emir ile II. Selim taleplerini şöyle sıralamaktadırMimar Başına emir. Gönderdiğin mektupta binanın inşaat durumunu anlatarak ana kemerlerin dördünün kilitlenip dördünün de kilitlenmek üzere olduğunu bildirmişsin. Ayrıca şahnişin kubbesinin ve duvarının süslümü yoksa sade mi olması hakkında arzumu öğrenmek istemişsin. Ben pencerelerin hizasına kadar çini ile kaplanmasını ve pencere üstlerine yine çini ile Fatiha suresinin yazılmasını istiyorum. Bu dediklerimi uygun gördüğün şekilde yaptır.”Bu emir, Sinan’ın camiinin yapımı esnasında padişahında isteklerini yerine getirirken, kendi özgür iradesinde serbest olduğunu anlatması bakımından önemlidir.Evliya Çelebi notlarında, Koca Sinan'ın kendi deyişiyle belirttiği tarih 1568 (H.976) bize caminin temelinin atıldığı zaman konusunda bilgi verirken, dört sene süren inşaat sonunda duvarlarının bir kısmının inşa edildiğini, hatta duvarlara kaplanacak zarif çini yazıların konulmasına başlanmak sırası geldiğini de belirtir.

Çoğunluğu Marmara mermeri olan malzeme, döşemelerde, sütun ve başlıklarda, sövelerde (Pencere ve kapı açıtlarının iki yanına yerleştirilen taş veya ağaç dikme), mihrap ve minberde, şebekelerde, korkuluklarda ve çörtenlerde ( Damların yağmur ve kar sularını bina duvarından uzağa akıtmak için kagir yapılarda taştan yapılan dışarı doğru uzanmış oluk) kullanıldığına göre, cami inşaatı 1572'de kubbe kasnağına kadar yükselmiştir. Bu tarihte, sekiz taşıyıcı ayağı bağlayan kemerlerin inşası bitmiştir ve Sinan, Karahisari halifelerinden Molla Hasan'ın caminin hatlarını yazmasını istemiştir. 1572'de, Kayalar köyünden camiye su getirilmesi istenmektedir.Sinan'ın cami çevresiyle ilgili olarak istediği izinler, Selimiye yapıldığı sırada çevredeki alanın fazla geniş olmadığını gösterir. 1572 (H.980) tarihinde sekiz ana kemerin dördü kilitlenmiş dördü kilitlenmek üzeredir. Aynı tarihte kubbenin inşaatına sıra gelir. Mimar Sinan'ın fikrince caminin harimindeki şadırvanla dört tarafındaki kapıların ve merdiven sahanlarının mermerden ve sofaların döşemeleri kufeki taşından yapılması uygun görülmüştür. 25 Ağustos 1573 tarihli divan yazısında, padişah ne zaman namaz kılacağını sormaktadır. 1573 Ağustos ayından önce kubbenin koyulmuş olduğu düşünülmektedir.27 Kasım 1574 Cuma günü camiinin açılması için Divandan emir gelse de 7 Aralık 1574 ‘de Sultan II. Selim vefat ettiği tarihten sonra, 982 hicri senesinin son ayının ilk günü (14 Mart 1575) ibadete açılmıştır. Bazı kaynaklarda Selimiye camiinin yapım süresi boyunca 400 kalfa ve 14000 işçi çalıştığını yazmaktadır