Судя по старинным описаниям, к югу от медресе Улугбека находилось здание главной соборной мечети Самарканда, возведенное на средства влиятельного и богатого вельможи Алике-Кукельташа. Неподалеку от нее были выстроены бани, считавшиеся самыми лучшими и красивыми не только в междуречье Сырдарьи и Амударьи, но и во всем Хорасане. Они назывались "банями мирзы", и главной их достопримечательностью был пол, выложенный из различных пород камня.

Медресе Улугбека начали возводить в 1420 году по указаниям самого ученого. Прямоугольное здание с четырьмя башнями-минаретами по углам, оно имело большой квадратный внутренний двор, по всем сторонам которого располагались худжры (кельи). Медресе Улугбека со своим богатым архитектурным убранством, великолепными мозаиками, геометрическими орнаментами и изображениями звездного неба на тимпанах главного портала было подлинным храмом науки. Сейчас, входя в арку портала с площади, нужно спускаться на несколько ступенек вниз. Однако при возведении медресе поверхность площади Регистан была иной: пол арки портала находился выше уровня площади, и на него, наоборот, приходилось подниматься по нескольким ступеням широкой лестницы.
Но время не пощадило это великолепное сооружение: изчезли вторые этажи худжр, увенчания порталов и минаретов, поднятые на барабанах купола дарсхана - все это сильно исказило высотные пропорции медресе. И тем не менее даже неискушенный глаз ощущает удивительную соразмерность всех его частей и горделивую стройность пропорций.
Во времена Улугбека Самарканд был центром научной жизни Средней Азии, сюда съезжались знаменитые математики, астрономы, историки... В медресе, для которого Улугбек лично подбирал преподавателей, и его обсерватории ученые прикасались к тайнам науки. Купцы и ремесленники, паломники и поэты, странники и дипломаты - все стремились сюда, все дороги вели в "драгоценную жемчужину мира" - сверкающий город Самарканд.