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 900 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 13 متر فضای خالی وجود دارد.

ارتفاع گنبد طلا از کف روضه منوره 31 متر، محیط دور گنبد حدود 42 متر و ارتفاع آن از اول طلاکاری تا نوک گنبد اندکی بیشتر از 16 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 1010 تا 1016 هجری) گنبد تذهیب‌کاری شد. البته این گنبد منور در سال‌ 1086 هجری (به دلیل آسیب‌دیدگی در زلزله) و در سال 1291 شمسی (پس از جسارت روس‌ها و به توپ بستن حرم مطهر) مرمت شده است. 

پس از پیروزی انقلاب اسلامی، در سال 1358 خشت‌های طلای قدیمی گنبد که به علت کمی ضخامت و ساییدگی، بد نما شده بود، برچیده شد و با خشت‌هایی با ضخامت چهار برابر قبل به روش «الکترولیز» طلاکاری شد.

شست‌وشوی این گنبد معمولا سالی سه مرتبه توسط خادمان حرم از جمله «عمو اسدالله» انجام می‌شود.

تصاویر زیر مربوط به برف اخیر مشهد مقدس است که توسط مسعود نوذری عکاسی شده است: