آرامگاه فاطمه معصومه در میان بقعه با بلندی ۲۰/۱ و طول و عرض ۹۵/۲ در ۲۰/۱ متر قرار گرفته و با كاشی‌های نفیس و زرفام (آغاز قرن هفتم پوشیده شده‌است. گرداگرد مرقد منور، دیواری به بلندی دو متر و طول و عرض تقریبی (۸۰/۴، در , ۴۰/۴) قرار دارد كه در سال ۹۵۰ بنا گردید و با كاشی معرق آراسته شد. كه اكنون این دیوار با ضریح مشبك از جنس نقره پوشیده شده‌است.
تاریخچه
سیر تاریخی مرقد فاطمه معصومه در طول دوره‌های مختلف دستخوش تغییراتی بوده است.
در سال ۶۰۵ هجری «امیر مظفر احمد بن اسماعیل» بزرگ خاندان آل مظفر، بزرگ‌ترین استاد كاشی‌ساز آن زمان «محمد بن ابی طاهر كاشی قمی» را به‌كار ساخت و پرداخت كاشی‌های متنوع مرقد واداشت. او به مدت هشت سال به این كار مشغول بود تا سرانجام در سال ۶۱۳ كاشی‌های مرقد آماده و كار گذاشته شد. و اخیراً در سال ۱۳۷۷ شمسی مرقد مطهر به شكل جدید كه آمیخته‌ای از كاشی و سنگ است تجدید بنا شد و همچنین دیواره‌های داخلی با سنگ مرمر سبز آراسته گردید.
ضریح
در سال ۹۶۵ هجری شاه طهماسب صفوی، در چهار طرف مرقد ضریحی آجری آراسته به كاشی‌های هفت رنگ و كتیبه‌های معرق بنا نمود و در اطراف آن منافذی باز بود تا هم مرقد دیده شود و هم زائران نذورات خود را داخل ضریح بریزند.
در سال ۱۲۳۰ هجری قمری فتحعلی شاه همان ضریح را نقره پوش كرد كه این ضریح به مرور زمان فرسوده شد و در سال ۱۲۸۰ ضریحی كه از نقره ضریح سابق و نقره‌های موجود در خزانه ساخته شده بود به جای آن نصب گردید.
این ضریح چندین مرتبه تجدید بنا و اصلاح شد و سال‌های متمادی روی مرقد فاطمه معصومه باقی بود تا این كه در سال ۱۳۶۸ هجری شمسی به دستور تولیت آن زمان شكل ضریح را تغییر دادند و ضریحی را با ظرایف و شاهكارهای هنری ویژه‌ای به جای آن نصب نمودند كه آن ضریح همچنان برفراز قبر فاطمه معصومه برقرار است و در اسفند ماه ۱۳۸۰ شمسی اصلاحات و تعمیرات جدید صورت گرفت. تمام قسمت‌های نقره‌ای ضریح از نقره ۹۲ درصد با بهترین نوع از نقره ۱۰۰ درصد خالص خریداری شده از بانك مركزی جمهوری اسلامی ایران و چوب‌های زیر آن اعم از ستون و پایه و … به دست استادكاران اصفهانی ساخته و قلم‌زنی شد و كارشناسان آستانه مقدسه (قسمت نقره‌ای) آن را تعویض كردند و ضریح سابق كه فرسوده شد به خزانه حضرت تحویل داده شد .
گنبد
اولین گنبدی كه «پس از سایبان حصیری موسی بن خزرج» برفراز قبر فاطمه معصومه بنا شد، قبه‌ای برجی شكل بود كه به همت زینب دختر امام جواد از مصالح آجر و سنگ و گچ در اواسط قرن سوم هجری ساخته شد.
به مرور زمان و پس از دفن بعضی از بانوان علوی در جوار فاطمه معصومه دو گنبد دیگر در كنار گنبد اول ساخته شد.
این سه گنبد تا سال ۴۴۷ هجری ی برقرار بودند تا این كه در همان سال «میر ابوالفضل عراقی» (وزیر طغرل كبیر) به تشویق شیخ طوسی (ره) به جای آن سه گنبد، گنبد مرتفعی، آراسته به نقشهای رنگ آمیزی و تزیینات آجری و كاشی بدون ایوان و حجره بنا نهاد، كه تمام قبور سادات و آن بانوان را فرا می‌گرفت.
در سال ۹۲۵ هجری قمری همین گنبد به همت «شاه بیگی بیگم» همسر شاه اسماعیل تجدید بنا و سطح خارجی گنبد با كاشی‌های معرق آراسته گردید. ضمناً ایوان رفیع با دو مناره در صحن عتیق ساخته شد.
نهایتاً در سال ۱۲۱۸ هجری همزمان با سلطنت فتحعلی شاه قاجار گنبد با خشت‌هایی طلایی تزیین شد كه تا سال ۱۳۷۹ شمسی باقی ماند. درسال ۱۳۸۰ به علت تخریب ظاهر گنبد و جهت جلوگیری از وارد شدن صدمات دیگر به ساختمان گنبد به همت تولیت آستانه مقدسه، آیت‌الله مسعودی خمینی جهت بازسازی و تعمیرات اساسی گنبد حرم اقدام شد و لذا خشت‌های طلایی سابق جمع‌آوری گردید و پس از بازسازی و تعمیرات اساسی كه با هزینه‌ای بالغ بر ۲۵ میلیارد ریال بر روی گنبد صورت گرفت، مراسم پرده برداری از گنبد جدید در تاریخ ۶/۲/۱۳۸۴ هجری شمسی برگزار شد .
