يعود تاريخ بناء مسجد العظام في محافظة العلا إلى مرحلة مبكرة في التاريخ الإسلامي وتحديدا إلى العام التاسع من الهجرة النبوية حينما كان النبي - صلى الله عليه وسلم - في طريقه لإحدى الغزوات وحين وصل وادي القرى قام بتحديد قبلته، ولم يكن هناك أحجار أو لبن فحدده بعظام وصلى فيه، فبناه أهلها بعد ذلك، وكان التشييد الأول له بالحجارة وجدرانه الداخلية مطلية بالطين. وقد مرت عمارة المسجد بعدة مراحل، إلى عهدنا الحاضر حيث امتدت يد الإصلاح والإعمار والترميم من قبل القيادة الرشيدة إليه، فقد صنف ضمن سلسلة المساجد التاريخية التابعة لمنطقة المدينة المنورة والتي تلقى اهتماماً من قبل خادم الحرمين الشريفين الملك سلمان بن عبدالعزيز - حفظه الله - الذي أعطى جل اهتمامه للمساجد التاريخية من خلال ترميم عدد منها في المنطقة، امتدادا لتبنيه - أيده الله - ترميم عدد من المساجد في كافة مناطق المملكة. يشار إلى أن المسجد وفقا للمؤرخ عبدالله كابر قد ذكر في العديد من المصادر العلمية المعتبرة فقد ذكره ابن هشام في كتابة السيرة النبوية وذكره المطري في كتابة التعريف وذكر شيخ مؤرخي المدينة الإمام السمهودي في كتابة "وفاء الوفا بأخبار دار المصطفى"، وهو الذي علل سبب تسمية المسجد بـ "العظام" أن الصحابة حددوا موضع صلاة النبي - صلى الله عليه وسلم - بعظام. موضع القبلة حدده النبي صلى الله عليه وسلم