این آرامگاه پلان چهارطاقی ساده دارد که در پاکار گنبد به‌صورت هشت‌ضلعی درآمده و نهایتاً به کمک چهار فیل پوش، گنبد بزرگی بر فراز آن ساخته‌شده است.
ورودی بندر‌ها ضلع شمالی قرار دارد که در بالای آن تزیینات مقرنس‌کاری به چشم می‌خورد. بر اساس متون تاریخی، تا دورۀ قاجار فضای داخلی بقعه و به‌ویژه مرقد تزیینات آجر‌های لعاب‌دار فیروزه‌ای با نقش‌برجستهٔ آیات شریفۀ قرآنی به خط ثلث و نقوش گیاهی داشته که بعد‌ها از محل برداشته و به مقبره یارمحمدخان شادلو در بش قارداش منتقل و در آنجا نصب‌شده است. این کاشی‌ها در حال حاضر در «گنجینه هنرهای اسلامی» موزه ملی ایران به شماره ثبت ۳۲۷۸ نگهداری می‌شوند.
طبق برخی روایات مذهبی این بنا مدفن ابوالحسن علی بن مهزیار، از اعاظم اصحاب ائمۀ اطهار است. علی بن مهزیار از سوی امام رضا (ع) و امام جواد (ع) مقام نمایندگی و وکالت در نواحی جاجرم داشته و تألیفات و کتب متعدد از وی برجای‌مانده است.
بنا و آرامگاه خواجه مهزیار اهوازی، در خارج از شهر و محصور در دشت و کویر جاجرم و زمین‌های کشاورزی، در سرزمینی کاملاً صاف و بدون عارضۀ طبیعی مثل کوه، جنگل و رودخانه قرار دارد که تنها آرامگاه وفات و گلزار شهدای شهرستان جاجرم در اطراف آن قرار دارند و درختان نسبتاً بزرگی در اطراف این بنای زیبا قرار دارند.
این بنای تارخی زیبا که تماماً از آجر ساخته شده است دارای پلانی ۴ ضلعی است که در نوع خود در این شهرستان کم‌نظیر است، ولی با توجه به مرمت‌های خودسری که سال‌های پیش انجام‌گرفته است پلان اصلی آن، به‌کلی از بین رفته است و به یک پلان معمولی با اضلاع اضافی تغییریافته است. از دیگر ویژگی‌های مهم، وجود کاشی‌هایی است که سفرنامه‌نویسان و مورخان که درگذشته از این محل بازدید کرده‌اند است که امروزه به‌صورت پاره‌های نامرتب و شکسته و به‌هم‌ریخته در محل ساختمان بنا هم اکنون نیز موجود است که کاملاً ناخوانا و شکسته، شکسته موجود است. از دیگر ویژگی‌های این بنا، وجود چهار فیل پا در چهارگوش بنا است که سقف گنبدی شکل و دایره‌مانند بنا بر روی آن‌ها و باتکیه‌بر آن‌ها ایجاد شده است.
اعتمادالسلطنه، در سال ۱۳۰۰ قمری پس از بازدید از منطقه جاجرم در کتاب مطلع الشمس، و مک گریگور صاحب منصب انگلیسی که در سال ۱۸۷۵ بازدیدی از ایران و به‌ویژه خراسان داشته است، و چارلز ادوارییت سیاستمدار انگلیسی هم که در سال ۱۸۹۷ میلادی بازدیدی از شهر جاجرم داشته ا ست، و سایر سفرنامه‌نویسان و جهانگردان داخلی و خارجی، مطالبی، راجع به آثار تاریخی شهرستان جاجرم، به نگارش درآورده‌اند که امروزه، مورداستفاده علاقه‌مندان به‌ویژه پژوهشگران و مورخان است.
چنانچه، اشاره شد اعتمادالسلطنه که در سال ۱۳۰۰ هجری قمری به همراه ناصرالدین‌شاه قاجار در سفری از این منطقه عبور کرده است، راجع به بنای خواجه مهزیار، چنین می‌نویسد: (.. این بقعه مربع شکل و فضای آن به‌اندازه ۹ ذرع در ۹ ذرع و ارتفاع گنبد آن نیز ۹ ذرع است.)
امروزه نیز این بنای تاریخی که نمائی از آجر و گچ و گل ساخته شده است، همچنان پابرجا و استوار باقی‌مانده است. اگرچه در دوران گذشته، شاهد تخریب شدیدی در این اثر تاریخی می‌بینیم، ولی بنای اصلی آن همچنان پابرجا و سالم باقی‌مانده است.
این ساختمان چنانچه، اشاره شد دارای فضایی به‌اندازه دقیق ۹ متر در ۹ متر است دارای یک ساختمان به چهار ضلع است و دارای گنبدی به ارتفاع ۹ متر که ارتفاع ساختمان ۶ متر و ۳ متر از آن را گنبد بنا تشکیل می‌دهد.
این بنای تاریخی در داخل از شکل ساده و بی‌آلایشی نسبت به گذشته برخوردار است چنانچه هیچ نوع ویژگی خاص معماری قدیم در آن ایجاد نشده است. فضای داخلی این بنا که از یک سقف گنبدی پوشیده شده است، دارای چهار فیل پوش جناقی شکل در چهارگوش و دارای چهار نورگیر در چهار ضلع است که هرکدام از این نورگیر‌ها دارای یک متر طول و ۸۰ سانتیمتر عرض و داخل طاق‌هایی جناقی شکل به اضلاع ۲ متر در ۲ متر ایجاد شده است دو طاق‌نمای بزرگ نیز، در دو طرف با اضلاع شمالی و جنوبی به شکل اشکاف و بارگاه ایجاد شده است که دارای ۲ متر طول و ۲ متر عرض ماست.
این ساختمان دارای دو درب ورودی و خروجی در شرق و غرب دارد که ارتفاع آن‌ها اگرچه امروز دچار دگرگونی‌های زیادی شده است، ولی شکل اولیۀ آن که امروزه باقی‌مانده است و کاملاً سالم است و دارای ارتفاع ۳ متر در ۴۰/۲ سانتیمتر است که درب ورودی ساختمان را در ضلع شرقی و داخل این طاق جناقی شکل ایجاد کرده‌اند که دارای ارتفاع ۲ متر در ۶۰/۱ سانتیمتر و به‌صورت فلزی است که از بیرون و بالای سر درب این بنا، شیوۀ جدیدی از گچ‌بری به شکل مقرنس به‌صورت طبقه‌ای و از پایین‌به‌بالا ایجاد شده است که از تعداد این طاق‌های کوچک که بر روی‌هم ایجاد شده است از پایین‌به‌بالا کاسته می‌شود و در کنار درب ورودی شرقی و غربی نیز دو گوشواره جهت نشستن ایجاد شده است. درست مقابل درب شرقی درب دیگری در ضلع غربی ساختمان ایجاد شده است که همانند درب اول، اما بدون گچ‌بری و به شکل ساده و دارای طاقی جناقی شکل است که در طول و عرض نیز همانند درب شرقی است، چنانچه قبلاً اشاره شد مصالح این ساختمان از آجر، گچ، گل و نوعی کاشی سبزرنگ بوده است. آجر‌های این بنا دارای اضلاعی ۴ در ۲۵ در ۲۵ سانتی متر است که لابه‌لای آن‌ها از گل استفاده شده است. کاشی‌هایی هم که اشاره شد امروزه قطعاتی به‌صورت پراکنده در داخل بنا موجود است که به دلیل پراکندگی قابل قرائت و استفاده نیست. پوشش داخلی بنا امروزه، پس از مرمت‌هایی که انجام‌گرفته است پوشش گچی است که قبلاً دارای پوشش آجری و پس از آن از پو شش اندود کاه و گل استفاده شده است که امروزه تمام پوشش دیوار‌ها و سقف گنبدی آن دارای پوشش کامل گچی است و کف آن نیز آجرفرش و قسمتی نیز سیمان‌کاری شده است.
قطر دیوار‌های این بنا نیز، ۱ متر است. اگرچه امروزه، پس از اتمام مرمت‌هایی که انجام‌گرفته است ارتفاع ۶ متری بنا دارای قطر ۵/۱ متری است که در اصل بنای اصلی قبل از مرمت دارای قطر ۱ متری بوده است، و بیرون و صحن این آرامگاه نیز به دلیل اینکه از گذشته محل دفن اهالی شهر جاجرم بوده است، دارای سنگ قبر‌های قدیمی با پوششی سیمانی است که یک حوض بتونی در قسمت غربی بنا و به فاصلۀ ۱۰ متر ایجاد شده است.
آرامگاه خواجه علی بن مهزیار با شماره ۱۶۵۸۳ در فهرست آثار ملی کشور به ثبت رسیده است.