فضای آرامگاه شامل ایوان اصلی ورودی و چهار ایوان‌چه به حالت تقارن است که در طرفین ایوان اصلی قرار گرفته و به داخل بنا راه دارد. بر اساس کتیبه‌های موجود این بنا در سال 855 هجری قمری تزئین، کاشی‌کاری و مروت شده و در دوره‌های بعد به مسجد هفتاد و دو تن شهرت یافته است.
بنای آرامگاه حدود ۶۶۰ متر مربع را فرا گرفته است. نمای مناره‌ها، غرفه‌ها و ایوان دارای کاشی معرق بسیار نفیسی بوده که بیشتر آن‌ها از بین رفته و آن چه باقی مانده، نمونه بهترین رنگ و لعاب کاشی دوره تیموری و صفویه است. ازاره بنا، در اصل کلا از سنگ بوده است.
ارتفاع ازاره تمام بنا در نمای جلوی مقبره، ۱۵/۱ سانتی‌متر است. در پایه راست ایوان، بعد از ازاره، یک خوانچه معرق دارای گلدان و گل و بوته به عرض ۶۴ و طول ۱۱۰ سانتی‌متر دیده می‌شود و در بالای خوانچه مذکور، مربع مستطیلی به عرض ۶۴ و ارتفاع ۲۷ سانتی‌متر قرار دارد که نام معمار مقبره «عمل بن شمس الدین محمد تبریز» در آن نوشته شده است.
فضای داخلی آرامگاه نیز دارای کاشی کاری زیبایی بوده و از کاشی مسدس سبز رنگی پوشیده شده است، در میانه هر مسدس نقشی قرار دارد و کلمه (علی) سه بار با طلا بر روی آن نوشته شده است. در مرکز هر ضلع از آرامگاه دربندی وجود دارد که از آن‌ها به رواق‌های کناری راه داشته و بعدها سه دربند بجز دربند در ورودی مسدود گردید.
همچنین دو مناره در اطراف آرامگاه قرار دارد که به علت گذر زمان بالای هر دوی آن از بین رفته است؛ ارتفاع مناره شمالی ۲۰ متر و بلندی مناره جنوبی نیز در حال حاضر۴۰/۱۵ متر است. ازاره هر دو مناره، از سنگ بوده که از بین رفته؛ اما به تازگی تجدید بنا و بازسازی شده است. در بالای ازاره مناره‌ها، کتیبه بزرگی با آیات قرآنی به چشم می‌خورد؛ بالای این کتیبه، در ترنج‌هایی، احادیثی از پیامبر و در بالای آن‌ها، اسما اللّه نوشته شده است.
گنبد مقبره، با طرح متناسب و روکار کاشی فیروزه‌ای ساخته شده و در ساقه آن با خط کوفی درشت، جمله «البقا لله» تکرار شده است. ارتفاع گنبد، از تیزه تا کف مقبره، حدود ۴۰/۱۷ متر است. در زیر بقعه، سردابی به عرض و طول ۳۶/۶ متر وجود دارد که در دوره اخیر کشف گردیده است.
این آرامگاه دارای دری به تاریخ ۱۱۵۵ هجری قمری است که به نظر می‌رسد از محل دیگری به این نقطه منتقل شده باشد. این اثر در تاریخ ۱۸ تیر ۱۳۱۱ به عنوان یکی از آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.
آرامگاه امیر غیاث الدین ملک شاه در خیابان خسروی، انتهای بازار بزرگ واقع شده و به عنوان نمادی از هویت مشهد‌الرضا(ع) در انتهای بازار است.
