در اوایل قرن ششم بود که وزیر سلطان سنجر سلجوقی، ضمن تعمیر روضه منوره، گنبدی بر فراز قبه اولیه احداث کرد. این همان گنبدی است که بالغ بر ۹۰۰ سال از بنای آن می‌گذرد.

گنبد بارگاه نورانی علی‌بن موسی‌الرضا(ع) از نظر ساختمان و ارتفاع در نهایت زیبایی و هنرمندی طراحی شده و دارای دو پوشش است: پوشش اول؛ سقف حرم به حساب می‌آید که از زیر قابل مشاهده و دارای مقرنس آینه است و به آن «قُبّه» گفته می‌شود. پوشش دوم؛ خود گنبد طلاست و در حد فاصل این دو پوشش ۱۳ متر فضای خالی وجود دارد.

ارتفاع گنبد طلا از کف روضه منوره ۳۱ متر، محیط دور گنبد حدود ۴۲ متر و ارتفاع آن از اول طلاکاری تا نوک گنبد اندکی بیشتر از ۱۶ متر است.

نمای گنبد در ابتدا، آجر زرد رنگ و سپس کاشی نفیس سنجری بود که در زمان شاه طهماسب صفوی طلاکاری شد.

پس از آن و در زمان شاه عباس (حدود سال‌های ۱۰۱۰ تا ۱۰۱۶ هجری) گنبد تذهیب‌کاری شد. البته این گنبد منور در سال‌ ۱۰۸۶ هجری (به دلیل آسیب‌دیدگی در زلزله) و در سال ۱۲۹۱ شمسی (پس از جسارت روس‌ها و به توپ بستن حرم مطهر) مرمت شده است.

پس از پیروزی انقلاب اسلامی، در سال ۱۳۵۸ خشت‌های طلای قدیمی گنبد که به علت کمی ضخامت و ساییدگی، بد نما شده بود، برچیده و با خشت‌هایی با ضخامت چهار برابر قبل به روش «الکترولیز» طلاکاری شد.

شست‌وشوی گنبد منور معمولا سالی سه مرتبه توسط خادمان حرم از جمله « اسدالله زرين باف» انجام می‌شود/س.