گنبد سبز از داخل ساختاری چهار ضلعی و در نمای بیرونی بدلیل وجود طاقنماهای دو اشکوبه زوایای آن شکل هشت گوشه دارد. پایههای اطراف طاقها تا پیشانی بنا و بخش فوقانی ازارههای پیرامون نمای خارجی آن مزین به کاشیهای معرق و متنوعی است که علاوه بر زیبائی بیانگر شیوه تزئینی دروه صفویه است.
فضای داخلی گنبد دارای کتیبه ای است با مضمون صلوات کبیره و حدیثی از پیامبر اکرم (ص) که در پایان آن، نام راقم این سطور با عبارت ((نمقفه حسین بن محمد المشهدی)) و تاریخ 1058 قمری دیده می شود. در زیر گنبد بنا کتیبه اى به خط ثلث وجود دارد که در پایان آن تاریخ 1058 قمرى نوشته شده است.
این مقبره مورد توجه و زیارت مردم مشهد، خصوصا پیروان تصوف و عرفان است و در سال 1036 ساخته و در سال هاى 1055 تا 1058 تکمیل و تزیین شده است. شرح زندگانی و کرامات شیخ محمد مومن مشهدی، در کتابی با عنوان «گنبد سبز مشهد» به قلم مهدی قربانی منتشر شده است. متن این کتاب به سه زبان فارسی، انگلیسی و عربی در یک جلد کتاب منتشر شده است و همچنین این کتاب مرجعی معتبر برای دانشجویان تاریخ و باستانشناسی برای کارهای پژوهشی و علمی شناخته شده است.
نتیجه کاوشهای باستانشناسی در مورد گنبد سبز نشان میدهد که بنا بر فراز دو سردابه کوچک و بزرگ تدفینی مجاور همدیگر که دارای بقایای انسانی بودهاند ساخته شده است. در این سردابهها قطعات پراکنده سفال لعابدار با رنگهای سبز، آبی، سفید آبی، فیروزهای و قهوهای جمعآوری گردیده است.
گنبد سبز مشهد در سال 1356 توسط وزارت فرهنگ و هنر با شماره 1370 در فهرست آثار ملی ایران ثبت گردیده است.