آستان امامزاده معصوم (ع) در استان تهران، خیابان قزوین، بین گمرگ و سه راه آذری، در محل پل امامزاده معصوم واقع شده است؛ قدمت تاریخی ساختمان این بقعه به دوره صفویه باز می‌گردد و ساختمان آن ساده و بی‌پیرایه است و گنبد فیروزه‌ای رنگ و کاشیکاری زیبایش که به سبک عهد صفویه بوده، زینت‌بخش این بقعه شده است؛ بنای امامزاده معصوم در زمان شاه عباس به شکل بقعه درآمد و مساحت آن یک هزار و 200 متر مربع و مساحت ساختمان با حیاط بیش از دو هزار متر‌مربع است.
دو رواق نسبتا کوچک نیز در ضلع شرقی و غربی داخل حرم وجود دارد؛ در ایوان جنوبی دو کتیبه کوچک مرمر در طرفین درب حرم نصب شده که یکی تاریخ 1040 هجری قمری و دیگری تاریخ 1240 هجری قمری به چشم می‌خورد که بر اساس آن بنای اولیه این بقعه مقارن با سالهای اول سلطنت شاه صفی توسط خواجه محب فرزند حاجی رمضان بریانکی در سال 1040 هجری قمری دستخوش تعمیر و مرمت شده اما از کتیبه دوم معلوم می‌شود که این تعمیر و مرمت هم مانع انهدام بقعه مزبور نگشته و 200 سال پس از آن، بقعه کنونی به جای بقعه ویران شده قبلی بنا شده است؛ این بنا در چند دهه اخیر نیز چندین بار مورد مرمت قرار گرفته که از آن جمله می‌توان به بازسازی ایوان جنوبی با ستونها و تیرهای فلزی اشاره کرد.
آیینه‌کاری داخل بنا توسط محمد رضا نوید به سال 1373 هجری شمسی انجام گرفته که بانی آن حاج علی قجر است و در قسمتی از ضریح نوشته شده: اصفهان زرگری حسن پرورش، قلمزنی اکبر سبزیان و نجاری اخوان خالق‌زادگان ساخته شد؛ گنبد آن سبک گنبدهای معماری عصر صفوی (نقش جهان اصفهان) را تداعی می‌کند و نقوش روی گنبد زیبایی و جلوه خاصی به این بنا بخشیده است.
در محوطه این بقعه، مقبره برخی از رجال و افسران دوره قاجار به چشم می‌خورد؛ آنچه بر نورانیت و قداست فضای ایوان جنوبی بقعه امامزاده معصوم (علیه السلام) افزوده وجود قبور پنج شهید گمنام دوران دفاع مقدس است؛ این امامزاده دارای فضای سبز وسیع، زائرسرا، پارکینگ و امکانات رفاهی مناسبی برای استفاده زائرین محترم است؛ بقعه امامزاده معصوم که از آثار دوره صفویه و قاجار به حساب می‌آید با شماره 1913 به تاریخ 1376/5/11 در فهرست آثار ملی به ثبت رسیده است.