Medresenin banisi Anadolu’nun siyasi açıdan karışık dönemlerinden birinde yaşayan ve ünlü bir vezir olan Sahip Ata Fahreddin Ali’dir. Sahip Ata’nın medrese inşasına ve vakfiyesine büyük önem verdiği için onun vezareti sırasında Anadolu’da pek çok mimari eser inşa edilmiştir.
Sivas’ın 1271 tarihli üç medresesinden biri olan Gök Medrese açık avlulu ve iki katlı bir medrese olarak planlanmış, avlunun kuzey ve güney taraflarına ise revaklar yerleştirilmiştir. Zemin katın inşasında kullanılan malzemeler mermer ve kalker taşındandır, minarelerin üst yarısı ise tuğladan inşa edilmiştir. Vakfiyesi günümüze kadar ulaşan medrese plan gelenekleri bakımından Anadolu Selçuklu medreselerine uygun bir özellik göstermektedir.
Medresede kullanılan malzeme ve teknik söz konusu olduğunda bu dönemde inşa edilen mimari eserlerdeki uygulamalar işçilik bakımında değerlendirilirse taş, tuğla ve ahşap malzemelerin geleneksel niteliklerini yitirmediği, buna ek olarak Anadolu’da yeni şekillerde kullanıldığı ifade edilmelidir. Medresenin cephesi 31,25 metre olup taç kapı cephenin yaklaşık 1/3’ünü kaplamaktadır. Taç kapı köşelerinde çinilerle tezyin edilmiş ve tuğla ile inşa edilmiş iki minare bulunmaktadır. Medresenin ön cephesi genel kütle ile aynı düzene sahip olmamasına rağmen kendi içinde belirli bir düzeni barındırmaktadır. Medresede sağ ve sol duvarlarda yer alan kulelerin arasındaki mesafe farklı olduğu için burada denge bozulmakta ve yapı farklılaşmaktadır.
Portalin solunda yine Selçuklu döneminde inşa edilen bir çeşme vardır. Portalden sonra geçilen eyvanın güneyinde bulunan mescit ile kuzeyindeki dershaneden minarelere çıkılabilmektedir. Cephede süslemelerle oluşturulan düzen revaklı avludaki odaların konumu söz konusu olduğunda düzensizliğe dönüşür. Yapı üzerinde ilk bakışta tasarımdan önce süsleme dikkati çekmektedir.
Medresenin ön cephesinde bulunan minarelerle birlikte yükseklik 25 metreye ulaşır ve medreseye girişi temin eden 4X7 boyutundaki taç kapı cepheden 1, 80 metre kadar önde yer alır. Giriş eyvanının yanlarında bulunan sağ taraftaki kapıdan mescit kısmına sol taraftaki kapıdan ise darülkurra kısmına geçilir. Mescit dershaneye göre daha geniş planlanmış olup bu mekan üzerinde bir kubbe bulunmaktadır. Revak sütunlarının inşası için kullanılan devşirme malzemelerin bir kısmı mermer, bir kısmı ise kalkerdir. Bu yazılar daha çok ilmi teşvik eden, ilimle ilgili olan ayet ve hadislerden oluşmaktadır, bununla beraber iyiliğin teşvik edilmesi, ihsanda bulunulması gibi güzel ahlaka yönelik nasihatler de kapı üzerinde yer alan yazılara dahildir.
Evliya Çelebi bu medreseden bahsederken Kızıl Medrese adını kullanmakta ve şöyle demektedir: “Kızıl Medrese denilen şaşılacak bir medrese vardır ki İslam diyarında öyle bir ilim yuvası ne yapılmıştır ve ne de görülecektir. Timur orayı gördüğünde hayrette kalarak şaşkınlıkla seyretmiştir. Kale kapısı gibi yüce bir kapısı vardır ki gören adamın aklı başından gider. Üstad, bu kapının sağ ve solundaki yüksek eşiklerde Allah’ın kudretiyle yarattığı çiçeklerin şekillerini öyle nakşetmiştir ki gören, ibretli bukaleman sihri zanneder”.
Medrese farklı dönemlerde tamiratlar geçirmiştir. Evliya Çelebi’nin Seyahatname’sine göre yapının o yıllarda harap olmaya başladığı ifade edilebilir. 1824 ve 1904 yılında onarılan yapı Cumhuriyet’in ilanından sonra 1926 yılında Sivas Müzesi’ne dönüştürülmüş ve bu durum 1967 yılına kadar devam etmiştir. Sivas Müzesinin Buruciye Medresesi’ne taşınmasını takiben Gök Medrese bir süre imam hatip okulu olarak hizmet vermiştir.
Sonuç olarak Selçuklu dönemi mimari eserleri arasında önemli bir konumda bulunan Gök Medrese Sahip Ata’nın vezirliği sırasında inşa edilen en önemli medreselerden biridir. Yapı hem mimari özellikleri, hem de süslemeleri bakımından Sivas’ın ve Anadolu’nun en önde gelen tarihi güzelliklerinden biri olmuştur. Buna ilaveten medresenin içinde bulunduğu zaman diliminde eğitim ve kültür hayatına olan katkısı diğer medreselerle mukayese edildiği zaman Gök Medrese eğitim faaliyetlerine tahsis edilen miktar ve müderris maaşları gibi hususlarda önde gelmektedir. Restorasyonu hâlen devam eden medresenin hem yapı hem de fonksiyon bakımından aslına uygun olarak yaşatılması Gök Medreseyi geçmişle gelecek arasında kurulmak istenen ilmi ve kültürel köprünün önemli yapı taşlarından biri hâline getirecektir.