امامزاده حسین معروف به شاهزاده حسین نیز نامیده می‌شود به فاصله‌ای اندك از میدان امام در ابتدای خیابان شهدای شهر همدان قرار دارد.
بقعه امامزاده حسین از نظر معماری زیبا بوده و از چندین بخش مختلف شكیل شده است. ساختمان مقبره رو به شمال بوده و از یك ایوان كوچك ورودی و دو حرم با پلان‌های صلیبی و ۸ضلعی منظم تشكیل شده است. نمای ورودی امامزاده دو طبقه است كه در هر طبقه حجره‌هایی واقع شده و دارای رسمی‌بندی‌هایی در داخل طاق‌نما می‌باشد. حرم یا شبستان فضایی بزرگ به شكل ۸ضلعی است كه طول هر ضلع آن ۳/۵ متر است. تمامی دیوارهای حرم آینه‌كاری شده و از كف شبستان تا شروع آینه‌كاری‌ها، با سنگ مرمر كرم پوشیده شده‌اند. در میانه حرم، ضریح فلزی بزرگ و نقره‌كوبی به شكل مكعب دیده می‌شود كه درون آن سنگ قبری قرار دارد و روی آن با پارچه ترمه پوشانده شده است. گنبد پوششی بنا از نوع گنبدهای دوپوش است. مصالح به كار رفته در ساخت این بنا سنگ، آجر، ملات گچ و خاك است. با توجه به شواهد موجود، بنای این امامزاده متعلق به دوره صفویان است اگرچه معمرین و تاریخ‌نگاران معتقدند قدمت نخستین بنای این زیارتگاه به دوره هلاكوخان مغول در قرن هفتم هجری قمری می‌رسد. در دوره قاجاریه تغییراتی در این بنا صورت گرفت.
بر اساس پژوهش‌های صورت گرفته توسط حاج شیخ حسین عندلیب‌زاده در كتاب «پژوهشی درباره امامزادگان همدان»، شخص دفن شده در این مزار حسین بن علی النقی(ع)؛ فرزند امام علی النقی و برادر امام حسن عسگری(ع) می‌باشد.
در جوار این امامزاده شماری از رجال علم و ادب یا وابستگان حكومت‌های وقت از جمله آباغا خان فرزند هلاكو خان مغول و نیز سرِ شاه سلطان حسین صفوی (۱۱۴۰ هجری قمری) دفن شده است.
