Kaya Cami, Nevşehir il merkezindeki Kayacamii Mahallesi sınırları içerisinde, Nevşehir Kalesi'nin yaklaşık 70 metre doğusundaki yamaçta yer almaktadır. Adını bulunduğu mahalleden ve zeminindeki kaya yapısından alan cami, kentin en eski yerleşim çekirdeklerinden birini oluşturan kale çevresindeki geleneksel dokunun önemli unsurları arasında bulunmaktadır. Yakın çevresinde Nevşehir Kalesi ve tarihi yer altı şehri kalıntıları gibi simgesel noktalar konumlanmaktadır. Caminin üzerinde inşa tarihini kesin olarak belirten bir kitabe yer almamaktadır. Buna karşılık sanat tarihi kaynaklarında ve araştırmalarda, yapının ilk çekirdeğinin 18. yüzyılın başında (1715 civarı) Nevşehirli Damat İbrahim Paşa tarafından doğrudan kayaya oyularak yaptırıldığı aktarılmaktadır. Zaman içerisinde yetersiz kalan özgün kaya oyma mekânın önüne, 1955 yılında cami cemaati ve yerel imkânlarla kesme taştan yeni bir ibadet alanı eklenmiş; yapı bu tarihte kapsamlı bir yenilemeden geçirilmiştir. Mimari açıdan yapı, arkadaki kaya oyma bölüm ile ön kısımdaki kâgir taş yapının birleşiminden oluşmaktadır. Ön cephede yükselen ana harim tek kubbe ile örtülüdür ve önünde son cemaat yeri bulunmaktadır. Yapının minaresi kesme taş malzemeden tek şerefeli olarak inşa edilmiştir. Günümüzde mülkiyeti Vakıflar Genel Müdürlüğü'ne ait olan Kaya Cami, hem ibadete açık işlevini sürdürmekte hem de Kapadokya bölgesinin kaya oyma geleneği ile Osmanlı kubbeli taş mimarisini harmanlayan özgün yapısıyla ziyaretçilerin dikkatini çekmektedir.