این آرامگاه در انتهای خیابان بوستان و کنار باغ دلگشا در دامنه کوه در شمال شرق شیراز قرار دارد. در اطراف مقبره، قبور زیادی از بزرگان دین وجود دارند که بنا به وصیت خود، در آنجا مدفون شده‌اند از جمله مهمترین‌های آن می‌توان شوریده شیرازی را نام برد که آرامگاهش به وسیله رواق به آرامگاه سعدی متصل شده‌است. آرامگاه شیخ مشرف الدین بن مصلح الدین سعدی شیرازی در تاریخ ۲۰ آبان ۱۳۵۳ به شماره ثبت ۱۰۱۰٫۳ در انجمن آثار ملی به ثبت رسیده‌است.
این مکان در ابتدا خانقاه سعدی بوده که وی اواخر عمرش را در آنجا می‌گذرانده و سپس در همانجا دفن شده‌است. برای اولین بار در قرن هفتم توسط خواجه شمس الدین محمد صاحبدیوانی وزیر معروف آباقاخان، مقبره‌ای بر فراز قبر سعدی ساخته شد. در سال ۹۹۸ به حکم یعقوب ذوالقدر، حکمران فارس، خانقاه شیخ ویران گردید و اثری از آن باقی نماند. در سال ۱۱۸۷ ه. ق. به دستور کریمخان زند، بنایی ۲ معروف به عمارتی ملوکانه از گچ و آجر بر بالای مزار سعدی بنا گردید. طبقه پایین دارای راهرویی بود که پلکان طبقه دوم از آنجا شروع می‌شد. در دو طرف راهرو دو اطاق کرسی دار ساخته شده بود. در اطاقی که سمت شرق راهرو بود، قبر سعدی قرار داشت و معجری چوبی آن را احاطه کرده بود. قسمت غربی راهرو نیز موازی قسمت شرقی، شامل دو اطاق می‌شد، که بعدها شوریده شیرازی (فصیح الملک) شاعر نابینای شیرازی در اطاق غربی این قسمت دفن شد. طبقه بالای ساختمان نیز مانند طبقه زیرین بود، با این تفاوت که بر روی اطاق شرقی که مزار سعدی در آنجا بود، به احترام شیخ اطاقی ساخته نشده بود و سقف آن به اندازه دو طبقه ارتفاع داشت.در دورهٔ قاجاریه (سال ۱۳۰۱) توسط فتحعلی خان صاحبدیوان مرمت شد و چند سال بعد نیز حبیب الله خان قوام الملک دستور تعمیر و ترمیم قسمتی از بنا را صادر کرد، و تولیت آن به آخوند ملا زین العابدین شیرازی سپرده شد. بنایی که در زمان کریمخان ساخته شده بود تا سال ۱۳۲۷ ه. ش. برپا بود. در سال ۱۳۲۹ به کوشش علی اصغر حکمت و توسط انجمن آثار ملی ایران، بنای کنونی به جای ساختمان قدیمی ساخته شد و مراسم افتتاح رسمی آن در اردیبهشت ماه ۱۳۳۱ برگزار گردید. که این بنا با اقتباس از کاخ چهل ستون و تلفیقی از معماری قدیم و جدید ایرانی توسط محسن فروغی ساخته شد.
ساختمان به سبک ایرانی است با ۸ ستون از سنگ‌های قهوه‌ای رنگ که در جلوی مقبره قرار دارند و اصل بنا با سنگ سفید و کاشی کاری مزین است. بنای آرامگاه از بیرون به شکل مکعبی است اما در داخل هشت ضلعی می‌باشد با دیوارهایی از جنس مرمر و گنبدی لاجوردی.
زیربنای اصلی آرامگاه حدود ۲۵۷ متر مربع می‌باشد. ساختمان اصلی آرامگاه شامل دو ایوان عمود بر هم می‌باشد که قبر شیخ در زاویه این دو ایوان قرار گرفته‌است. بر روی آرامگاه گنبدی از کاشیهای فیروزه‌ای رنگ ساخته شده‌است. سنگ‌های پایه‌های بنا، سیاه رنگ است و ستون‌ها و جلوی ایوان از سنگ گرانتیت قرمز مخصوصی ساخته شده‌است. نمای خارجی آرامگاه از سنگ تراورتن و نمای داخلی آن از سنگ مرمر است.
سنگ قبر در وسط عمارتی هشت ضلعی قرار دارد و سقف آن با کاشیهای فیروزه‌ای رنگ تزیین شده‌است. در هفت ضلع ساختمان، هفت کتیبه قرار دارد که از قسمت‌هایی از گلستان، بوستان، قصاید، بدایع و طیبات شیخ انتخاب گردیده و به خط «ابراهیم بوذری» نوشته شده‌است. متن یک کتیبه دیگر از «علی اصغر حکمت» است که در مورد چگونگی ساخت بقعه توضیحاتی داده.
بنا در سمت چپ به رواقی متصل می‌شود که در آن هفت طاق وجود دارد که با کف سازی سیاه رنگ به آرامگاه شوریده شیرازی پیوند می‌خورد. این آرامگاه در یک اتاق قرار دارد و کتیبه‌ای بر سر در آن است که شاعر را معرفی می‌کند و شعری از خود شاعر بر کاشیهای سرمه‌ای بر روی دیوار نوشته شده‌است.
قطعه‌هایی از کتیبهٔ سنگی مربوط به سر در آرامگاه که متعلق به زمان کریمخان زند بوده و در اثر سانحه‌ای در گذشته‌های دور شکسته شده، هم اکنون در درون آرامگاه محفوظ مانده‌است. این قطعه ضمن خاکبرداری خیابان برای تعمیر آسفالت از دل خاک بیرون آمده‌است. بر روی سنگ مذکور قسمتی از شعر سعدی به خط ثلث عالی نوشته شده‌است با این مطلع:
| الهی به عزت که خوارم مکن | به ذل گنه شرمسارم مکن |
در ضلع غربی، قصیده‌ای با مطلع زیر دیده می‌شود:
| خوش است عمر، دریغا که جاودانی نیست | پس اعتماد بر این چند روز فانی نیست |
در ضلع شمال شرقی ابیاتی از بوستان با این مطلع نوشته شده:
| الا ای که بر خاک ما بگذری | به خاک عزیزان که یاد آوری |
در ضلع جنوب شرقی، کتیبه‌ای دیگر از گلستان با این عبارت به چشم می‌خورد:
یاد دارم که با کاروان همه شب رفته بودم...
در ضلع جنوب غربی، غزلی از بدایع با این مطلع نوشته شده:
| ای صوفی سرگردان، در بند نکونامی | تا درد نیاشامی، زین درد نیارامی |
در ضلع شمال غربی ایوان (نزدیک آرامگاه شوریده شیرازی) دوازده بیت از قصیده‌ای با مطلع زیر به چشم می‌خورد:
| خاک من و توست که باد شمال | می‌ببرد سوی یمین و شمال |
همچنین غزلی از طیبات به خط شاهزاده ابراهیم سلطان فرزند شاهرخ تیموری و با این مطلع حک شده‌است:
| به جهان خرم از آنم که جهان خرم از اوست | عاشقم بر همه عالم که همه عالم از اوست |
در ضلع شرقی نیز دوازده بیت از قصیده‌ای به خط نستعلیق و با این مطلع دیده می‌شود:
| بسی صورت بگردیده‌است عالم | وز این صورت بگردد عاقبت هم |
علی اکبرخان قوام الملک شیرازی، سنگ قبر کنونی را که سماق سرخ کم رنگی است، بر روی قبر شیخ نصب کرد و کتیبهٔ زیر را که از اشعار بوستان است، با خط نستعلیق عالی بر آن نگاشت:
کل شی هالک و انت الباقی
| کریم السجایا، جمیل الشیم | نبی البرایا، شفیع الامم |
در طرح جدید پس از خرید و تخریب خانه‌های اطراف آرامگاه دارای محوطه‌ای در حدود ۱۰۳۹۵ متر مربع شد. محوطهٔ باغ به سبک ایرانی گلکاری، درختکاری و باغچه بندی شده‌است. در وسط حیاط دو حوض مستطیل شکل، با جهت شمالی - جنوبی در دو طرف محوطهٔ آرامگاه قرار دارد و حوض دیگری در جهت شرقی - غربی در مقابل ایوان اصلی بنا واقع شده‌است.
ورودی مجموعه در راستای ورودی آرامگاه است که معمار آن آندره گدار فرانسوی است. بر روی درب ورودی سعدیه این بیت به چشم می‌خورد:
| ز خاک سعدی شیراز بوی عشق آید | هزار سال پس از مرگ او گرش بویی |
در جلوی رواق، حوضی قرار دارد که در آن سکه به نشان گرفتن حاجت می‌اندازند.
در عمق ده متری صحن آرامگاه قناتی وجود دارد که آب آن دارای مواد گوگردی و جیوه می‌باشد، آب این قنات که در زیر زمین جریان دارد به درون «حوض ماهی» می‌ریزد.
حوض ماهی این حوض در سمت چپ آرامگاه واقع است و در داخل به شکل هشت ضلعی است و زیربنایی در حدود ۳۰٫۲۵ مترمربع دارد و با ۲۸ پله به صحن آرامگاه وصل می‌شود، مشهور است که سعدی نزدیک زاویهٔ خود، حوضچه‌هایی از سنگ مرمر ساخته بوده که آب در آن‌ها جریان داشته‌است. شستشو در این آب، خصوصا در شب چهارشنبه سوری، جزء معتقدات مردم شیراز بوده‌است. کاشی کاری‌های داخل حوض ماهی که به سبک عمده سلجوقی است، در سال ۱۳۷۲ توسط استاد کاشی کار «تیرانداز» طراحی شده و توسط میراث فرهنگی اجرا گردیده‌است بر فراز حوض ماهی یک نورگیر به شکل هشت ضلعی و دو نورگیر چهارضلعی در طرفین آن قرار دارد. زیرزمین سعدیه امروزه به چایخانه سنتی تبدیل شده‌است.
دو ساختمان آجری در کنار حوض ماهی وجود دارد که مربوط به دفتر است و ساختمان دیگری که کتابخانهٔ عمومی سعدیه‌است و ساختمانی دیگر که سرویس بهداشتی در آن وجود دارد.