В 1826 году имамом мечети значится Сейфуль-Мулюк Асхапов.
С 1833 по 1867 год имамом являлся Рафек Бекбулатович Агеев (до 1873). Благодаря ему московская мусульманская община постепенно приобретала черты организационно оформленной структуры. При нем единственная на тот момент Московская мечеть имела статус отдельного мухтасибата в рамках Оренбургского магометанского духовного собрания. В квартире Р.Б. Агеева до постройки отдельного здания располагалось медресе.
С 1867 года имамом стал Хайретдин Рафекович Агеев (1827-1913) – старший сын муллы Рафека. Он закончил Апанаевское медресе в Казани; затем несколько лет преподавал там же основы ислама и арабский язык. Он владел 8 восточными и европейскими языками, многие годы преподавал шариат и татарский язык в кадетских корпусах. Он состоял постоянным переводчиком при Оружейной палате, перевел несколько памятников арабской культуры; в частности, надпись на мече Зульфикаре, который приписывался имаму Али (в действительности это трофей польского происхождения XVII века), за что был награжден бриллиантовым перстнем по приказу императора Александра II. Х.Агеев сопровождал по Оружейной палате персидского шаха Насер эд-Дина во время его визита в Москву в мае 1873 года; был одним из консультантов последнего издания перевода на русский язык с французского Корана, выполненного К.Николаевым. О смерти в феврале 1913 года почетного гражданина Москвы имама Х.Агеева, написали многие газеты Москвы и Санкт-Петербурга. На его похоронах присутствовало около 3 тысяч человек, в том числе градоначальник Москвы А.Андрианов, и.о. московского губернатора И.Кондоиди, председатель губернской земской управы и др.
Следующим имамом стал Абдулла Хасанович Шамсутдинов (1878-1937),женатый на старшей дочери Х.Агеева. Он происходил родом из касимовских татар, обучался в медресе в Бухаре, работал имамом в Кульдже на северо-западе Китая. С 1908 года стал помощником московского имама, и женился на его дочери. В 1914 году при его непосредственном участии открылось новое здание медресе при мечети. При его содействии активно действовало Московское мусульманское благотворительное общество, а мусульманская община города стала более сплоченной и организованной. С начала 1920-х годов имам начал работу над переводом Корана на татарский язык. 29 апреля 1936 года А.Шамсутдинов и его жена были арестованы по обвинению в антисоветской деятельности в рамках инспирированного властями «дела о заговоре руководителей ЦДУМ». 10 февраля 1937 года по обвинению в измене Родине он был расстрелян, в застенках НКВД погибла и его супруга Магиря. Вскоре после этого Историческая мечеть была закрыта. А.Шамсутдинов был посмертно реабилитирован в марте 1956 года.
С1991 по 1999 год имам-хатыбом мечети являлся Махмут Абдулхакович Велитов (1951 г.р.).
Хасян Фаттахетдинович Фахретдинов (1936 - 2021) - имам-хатыб мечети в период с 1999 по 2013 гг. 1936 г.р., уроженец села Ендовищи Нижегородской области. Один из старейших работников Духовного управления мусульман Европейской части России, награжденный за свое многолетнее служение делу ислама орденом «аль-Фахр» II степени.
Муэдзин Исторической мечети – Раис Ханефеев (1959 - 2020), уроженец села Андреевка Нижегородской области.