قدیمی‌ترین اطلاعاتی که دربارۀ ساخت حرم حضرت معصومه در دست است به سال ۶۰۵ قمری برمی‌گردد، زمانی که به دستور «امیر مظفر احمد بن اسماعیل» بزرگ خاندان آل مظفر، بزرگ‌ترین استاد کاشی‌ساز آن زمان «محمد بن ابی طاهر کاشی قمی» کار ساخت و پرداخت کاشی‌های متنوع مرقد را آغاز کرد و بعد از هشت سال، با آماده شدن کاشی‌ها، آن‌ها کار گذاشته شدند. در سال ۹۶۵ هجری شاه طهماسب صفوی، در چهار طرف مرقد ضریحی آجری آراسته به کاشی‌های هفت رنگ و کتیبه‌های معرق بنا کرد و در اطراف آن منافذی قرار گرفت تا هم مرقد دیده شود و هم زائران نذورات خود را داخل ضریح بریزند. پس از آن در سال ۱۲۳۰ قمری فتحعلی شاه همان ضریح را نقره‌پوش کرد، ۵۰ سال بعد و زمانی که ضریح به مرور زمان فرسوده شد، در سال ۱۲۸۰ شمسی ضریحی که از نقره ضریح سابق و نقره‌های موجود در خزانه ساخته شده بود، به جای آن نصب شد.
این ضریح نیز چندین مرتبه تجدید بنا و اصلاح شد و سال‌های متمادی روی مرقد حضرت معصومه (س) باقی بود تا در سال ۱۳۶۸ شمسی به دستور تولیت آن زمان شکل ضریح تغییر داده شد و ضریحی با ظرایف و شاهکارهای هنری ویژه‌ای به جای آن نصب شد و در اسفند ۱۳۸۰ شمسی نیز اصلاحات و تعمیرات جدید صورت گرفت. در آخرین اقدامات بازسازی برای حرم نیز در سال ۱۳۷۷ شمسی مرقد حضرت معصومه (س) با ترکیبی از کاشی و سنگ، تجدید بنا شد و دیواره‌های داخلی با سنگ مرمر سبز آراسته شدند.