Регистон майдонидаги меъморий мажмуанинг таркиб топиши Мирзо Улуғбекнинг фармонига биноан мадраса қурилишидан бошланди. Мадраса 1417-1420 йилларда қурилган бўлиб, унинг сатҳи 81х56 м. атрофидаги ҳудуд эди.

Бино лойиҳасининг муаллифи, ўз замонасининг машҳур олими Қавомиддин Шерозий бўлиб, Ҳиротда ҳукмдорлар учун қурилган аксар меъморчилик мажмуалари ҳам унинг ижодига мансуб бўлган.

Улуғбек мадрасаси меъморчилик асари сифатида Шарқ обидаларининг мумтоз намунасидир. ХV асрда Регистонда қурилган барча иншоотлардан фақатгина Мирзо Улуғбек мадрасаси, бир мунча хароба ҳолида бўлса ҳам, бизгача етиб келган. Мадраса икки қаватли бўлиб, 55 та ҳужра ва тўрт бурчагида катта дарсхоналар ва айвонлардан иборат бўлган. Махсус таълим олиш учун белгиланган ҳужраларда 2-3 толиби илмлар ўқиган ва яшаган. Ҳар бир хона ўқиш, яшаш ва алоҳида қисмида керакли нарсаларни сақлаш вазифасини бажарган. Дарсхоналарда алоҳида гуруҳлар учун фан машғулотлари ўтказилган. Айвонлар ёзги дарсхона вазифасини бажарган. Ғарб тарафдаги икки дарсхона ўртасида масжид жойлашган. Унинг дарсхонаси ҳамда ҳовли билан боғловчи иккита эшиги бўлган.

Мадраса баланд пештоқлидир. Унинг ён томон деворлари, йирик ҳандасавий нақшлар билан безатилган.

Умуман олганда, мадраса нақшларга бой, ажойиб ўзига хос кўринишга эга. Оддий ғишт билан безакли ғиштларнинг бирга қўшиб ишлатилиши, кошинбуриш ва мармар ўймакорлиги намуналари яхлит бадиийликни ташкил қилади. Нақшлардаги ранг-баранг, юлдузсимон тасвирлар ва сулс хатида битилган муқаддас Қуръондан келтирилган оятларнинг ўзи ҳам Мирзо Улуғбекнинг буюк донишманд олим эканлигига ишорадир. Мадрасанинг тўрт бурчагидаги баланд миноралар бинони яна ҳам кўркам ва салобатли қилиб кўрсатиб турибди.

Улуғбек қурдирган ушбу мадраса ўз даврининг илғор, барча шароитларга эга мукаммал олий ўқув юрти бўлиб, Шарқдаги биринчи дорилфунун ва кенг имкониятларга эга илмий муассаса сифатида катта шуҳрат қозонди. Шу билан бирга бутун дунёда Улуғбек академияси сифатида машҳур бўлди.

Фикримизнинг исботи сифатида европалик машҳур ёзувчи, файласуф ва тарихчи олим Вольтернинг (1694-1778 йй.) қуйидаги фикрини келтириш кифоя: «Трансоксиянада унинг (Амир Темур) ўрнига тахтга чиққан машҳур Улуғбек Самарқандда биринчи академияга асос солди. астрономик жадвалларни тузишда иштирок этди».

Ушбу академияда Мирзо Улуғбек бир неча юздан зиёд олимларни тарбиялаган. Номи жаҳонга машҳур Самарқанд расадхонаси эса устоз ва шогирдларнинг коинот сирларини ўрганиш марказига айланган. Бундан ташқари, Улуғбекнинг Бухоро ва Ғиждувондаги мадрасалари ҳам пойтахтдаги академияга қарашли замона дорилфунунлари эди.

Улуғбек мадрасасининг иккинчи қаватидаги хоналарда катта кутубхонаси мавжуд бўлган. Буюк Амир Темур ва фарзандлари томонидан жамланган китобларнинг кўпи ана шу ерда сақланган. Улуғбек мадрасасида барча диний ва дунёвий фанлардан чуқур билим бериш яхши йўлга қўйилган. Мадрасада таълим берган юздан зиёд замонасининг машҳур олимлари ишлашлари учун барча шароитлар яратилган. Олимлар билан Улуғбекнинг ўзи бевосита суҳбат ўтказган ва илмий мукаммаллигига ишонч ҳосил қилгандан сўнг мударрисликка рухсат берган.

Машҳур олимлардан – Мавлоно Муҳаммад Ҳавофий, Қозизода Румий, Ғиёсиддин Жамшид, Муъиниддин Коший кабилар мадрасанинг етакчи олим ва мударрисларидан бўлишган. Мадрасада бошқа олимлар билан бир қаторда Улуғбекнинг ўзи ва шогирди Али Қушчи ҳам турли фанлардан дарс берган.

Учинчи даражали алгебраик тенгламага олиб келган бир градусли ёйнинг синусини аниқлаш Улуғбек ва унинг мактаби эришган ажойиб ва энг муҳим муваффақиятлардан бири бўлган бўлса, яшаш жойларининг координатларини аниқлаш, 1018 юлдузни ўз ичига олган мукаммал юлдузлар жадвалини тузиш, қуёш йилининг 365 кун 10 дақиқа 8 сониядан иборатлигини бехато ҳисоблаб чиқиш (хатоси 0,58 сония холос), эклептиканинг ерга нисбатан оғмалиги ва етти сайёра ҳаракатининг кашф этилиши Самарқанд академиясини дунёга танитди ҳамда бутун илму фан намояндалари диққатини ўзига жалб эта олди. Натижада, Самарқанд дунёда ягона аниқ фанлар марказига айланди.

Мадрасада таълим уч босқичдан иборат бўлган: биринчи босқич «андо» ёки «паст қадам» бошланғич бўлими; иккинчи босқич «авсат» ёки «миёна», ўрта бўлим, учинчи босқич «аъло» ёки «юқори» олий бўлим. Иқтидорли толиблар, бўлимларнинг ҳар бирида тўрт – беш йиллаб қунт билан ўқишган. Натижада, мадрасада таҳсил олиб, унинг дастури бўйича асосий фанларини тўла ўзлаштирган ва имтиҳон сабоқларида ўз билимини намойиш қила олган толиби илмларга «Санад» (шаҳодатнома), берилган. мадрасада ўқиш ва ўқитиш бепул бўлиб, ҳаражатлар вақф мулки ҳисобидан таъминланган.

Самарқанддаги Улуғбек мадрасасида мударрислик қилган олимларнинг бир қисми турли фанлардан толибларга дарс бериш билан бирга, математика, жўғрофия, ҳандаса ва астрономия бўйича амалий масалалар билан ҳам шуғулланганлар. Расадхона қурилиб ишга туширилгунга қадар осмон жисмларининг ҳаракат ҳолатини кузатиш ишлари, маълум даражада, шу мадрасада ва Улуғбек томонидан қурдирилган «Муқаттаъ» масжидида олиб борилган эди. Жаҳонга машҳур Мирам Чалабий ва Абул Али Биржандий каби олимлар шу даврларда таҳсил олишган.

ХV асрда Самарқанднинг илм ва адабиёт маркази сифатидаги шон-шуҳрати бутун Шарқ дунёсида машҳур эди. Шаҳарга дунёнинг барча мамлакатлардан олиму уламолар ҳам келиб туришарди.

1465-1469 йилларда Самарқандда яшаб, таълим олган улуғ ўзбек мутафаккир шоири ва жамоат арбоби Алишер Навоий ҳам астрономия, жўғрофия, тарих, адабиётшунослик бўйича ўз билимларини бойитган. Унинг Улуғбек мадрасасида икки йилдан зиёд вақт мобайнида олган таълими кейинги ҳаётида муҳим аҳамият касб этган.

Бу азим шаҳарда тарихчилар Шарофуддин Али Яздий, Ҳофизи Абрў, Абдураззоқи Самарқандий, Мирхонд, Хондамир, Исфаҳоний, Давлатшоҳ Самарқандий; адабиёт намояндалари: Қутб, Сайфи Саройи, Лутфий, Ҳайдар, Хоразмий, Дурбек, Амирий, Яқиний, Атойи, Саккокий ва бошқалар шу ерда вояга етган ва ижод қилган. Абдуқодир Наимий, Қулмуҳаммад Шатқий, Ҳусайн Удий, Шоҳқули Ғижжакий, Қосим Раббоний, Дарвеш Аҳмад Қонуний, Хожа Юсуф Андижоний, Устоз Шодий, Жамшид Таблий каби мусиқа фани намояндалари. Мирак Наққош, Қосим Али, Маҳмуд Музаҳҳиб, Ҳожи Муҳаммад Наққош ва шоҳ Музаффар каби мўйқалам соҳиблари етишади.

Мирали Табризий, Султонали Машҳадий, Султонали Хандон, Ҳалвои Рафиқий каби хаттотлар ҳам шу давр намоёндалари ҳисобланадилар.

 Мирзо Улуғбек мадрасаси Шарқ меъморчилигининг энг нодир ёдгорликларидан бўлиб, ҳақли равишда ўрта аср мусулмон архитектурасининг ноёб дурдонасидир.