Uzun süren zemin hazırlığı, Sinan'ın planının ilk aşamasıydı. Hatta ilerleyen yıllarda, inşaatın geciktiğine dair dedikoduların çıkmasına bile neden olmuştu fakat Sinan ne yaptığını gayet iyi biliyordu.
21 Eylül 1552 | Uzun bekleyişin ardından Mimar Sinan, Süleymaniye'nin temelini atmaya başladı.
İlk olarak zemini 20 cm'lik bir harç tabakasıyla kapladı ve üzerine ahşap ızgaralar yerleştirdi. Bunun üzerine kesme taş ve kayalardan oluşan zemin duvarını ördü. Temel katlarını kademeli olarak daralttı ve piramit şeklinde inşa etmeye başladı. Bu basamaklı temel, sallantı anında binaya hacıyatmaz gibi davranma kabiliyeti veriyordu. Böylece yapı, depremlere karşı ilk direncini temelden gösteriyordu.
Fakat binanın temelinde çözülmesi gereken ikinci bir sorun vardı: korozyon (yağmur ve yer altı sularının binanın temelini çürütmesi).
Binanın temelinin kendi başına güçlü olması yeterli değildir, kuru da kalması gerekir. Mimar Sinan'ın buna da bir çözümü vardı. Binanın, zemin suyundan yalıtımını sağlamak için, suların havalandırma kanallarına toplanarak buradan Haliç'e tahliyesini sağladı.