Начало изучению мечети Анау положил востоковед Валентин Жуковский в 1896 году. Он выполнил первые обмеры. Мечеть уже в конце XIX века находилась в крайне плохой сохранности, в стенах зияли трещины. Мечеть исследовалась в 1904 году. В 1905 году Александр Семёнов опубликовал краткое описание мечети и призыв к её фиксации и изучению. Свою статью о мечети Анау Семёнов в 1908 году опубликовал в сборнике «Протоколы заседаний и сообщения членов Кружка любителей археологии» (ПТКЛА). Это стало возможно после окончания гражданской войны и создания Туркменской ССР. В годы гражданской войны мечеть Анау, оставаясь долгое время без непосредственной охраны, неоднократно подвергалась разрушениям. Памятник исследовали 16 июля 1926 года художник Андрей Карелин и инженер Владимир Родионович Трипольский (—1942), члены Туркменского научно-исследовательского института, а чертежи исполнил инженер С. С. Скляревский. Мечеть исследовалась в 1937 году. В разное время осуществлялись меры консервации (В. Р. Трипольский, Николай Михайлович Бачинский). Глубокое и всестороннее изучение ансамбля провела Южно-Туркменистанская археологическая комплексная экспедиция (ЮТАКЭ) в 1947 году под руководством Михаила Массона. В результате этого появился ряд публикаций и обстоятельная монография Галины Пугаченковой. Мечеть Анау была разрушена катастрофическим Ашхабадским землетрясением в 1948 году. Культовый ансамбль сохраняет большое значение в истории культуры и архитектуры Туркменистана. Ансамбль составляли четыре сооружения: мечеть, которая представляет собой большой купольный зал, надгробие перед ней и два больших корпуса с высокими купольными залами. Комплекс связан в сложную объёмно-пространственную композицию. Сооружение отличалось разнообразием сводчатых конструкций и красочностью облицовки (мозаика и глазурованная плитка).