نخستین ساخت بنای آرامگاه حسین بن علی را به مختار بن ابوعبید ثقفی پس از قیامش
بعضی به بنی اسد نسبت می‌دهند که مصالح آن از گچ و آجر بوده و در نزدیکی آن مسجدی بوده‌است
در عهد بنی عباس بدستور هارون الرشید ویران شد .
خانه‌های شیعیان همجوار آن خراب گشته و قبر را شخم زدند .
درخت سدره‌ای که بنی‌اسد جهت علامت قبر کاشته‌بودند را بریدند.
پس از آن در زمان مأمون که برای راضی کردن شیعیان خراسان، تصمیم گرفت خلافت را به علی بن موسی واگذارد، شیعیان فرصت یافتند
بر روی قبر حسین بن علی مقبره بنا کنند که این آرامگاه هم در سال ۲۳۲ قمری به دستور متوکل عباسی همراه با خانه‌های اطراف آن ویران شد و زمین آن شخم زده‌شد و در آن کشت صورت گرفت.
همانگونه که حمدالله مستوفی آورده‌است:
«آن را مشهدی حائری خوانند جهت آن‌که به عهد متوکلِ خلیفه آب در او بستند تا خراب شود، آب حیرت آورد و زمین مدفن خشک ماند».
متوکل به دست فرزندش منتصر، در سال ۲۴۷ قمری به قتل رسید.
منتصر نیز همانند مأمون، برخلاف پدرش، به شیعیان امنیت و رفاه داد و باز آرامگاه حسینی را بنا نمود و در کنار آن گل‌دستهٔ بلندی بنا نهاد.
حدود ۲۸۰ ق داعی‌الصغیر فرمانروای طبرستان و از نوادگان زید بن علی بن حسین به بازسازی و گسترش آن پرداخت.
بنای کنونی
آخرین بازسازی ساختمان حرم حسین بن علی در سال ۳۷۱ قمری توسط عضدالدوله دیلمی از آل بویه به سرانجام رسید.
وی دستور ساخت همه عتبات را صادر کرد. بنای حرم حسین بن علی در سال ۳۶۷ قمری شروع شد و در سال ۳۷۱ قمری به پایان رسید.
این آرامگاه دارای گنبدی بر بالای قبر حسین بن علی است.
ساختمان اصلی آن همچنان باقی‌مانده و در آتش‌سوزی سال ۴۰۷ قمری بر اثر افتادن شمع
تنها تزیینات داخلی آن از بین رفت ولی چون در ساختمان اصلی آرامگاه و ستون‌ها چوب بکار نرفته بود، برپا ماند.
در حقیقت بنای اصلی آرامگاه حسین بن علی از آثار معماری آل بویه می‌باشد که بعدها از تعرض مغولان نیز در امان ماند.
تعمیرات بنا تاکنون
حرم حسین بن علی در سال ۱۳۱۰ یا ۱۳۱۱ خورشیدی
پس از آن تا به امروز در آرامگاه حسین بن علی تعمیرات و تزیینات زیادی صورت گرفته‌است.
پس از سقوط ایلخانیان، در دولت جلایریان (ایلکانیان) و به دست آن‌ها تعمیراتی آغاز شد که تا سال ۷۸۶ قمری آن را ادامه دادند و ایوان طلا را بنا نمودند.
پادشاهان صفویه ضمن انجام تعمیرات و نصب تزئینات متعدد از جمله صندوق و ضریح فولادی، آرامگاه را نیز توسعه دادند.
بعضی تعمیرات و ساخت یک کاروانسرا در کنار حرم توسط عثمانی‌ها نیز تا سال ۱۱۲۹ ادامه یافت.
سپس نادر شاه در سال ۱۱۳۵ قمری نیز دست به تعمیراتی وسیع و نصب تزئیناتی در حرم زد.
در دوره قاجار، روابطی بهتر از صفویه با عثمانیان داشتند.
آغا محمد خان قاجار، نخستین شاه این دودمان، در سال ۱۲۰۵ دستور نوسازی گنبد و تذهیب و تزیین آن را با پوشش طلا صادر کرد و میرزا مرتضی، شیخ الاسلام اصفهان را به کربلا جهت نظارت اعزام کرد..
طلا کاری گنبد در سال ۱۲۱۱ به پایان رسید.
در ۱۸ ذیحجه سال ۱۲۱۶ قمری سعود بن عبدالعزیز وهابی در رأس لشکری بزرگ به کربلا حمله کرد و کشتار بی‌رحمانه‌ای به راه انداخت و آرامگاه حسینی را ویران و اموال آن را غارت کرده
تمام قندیل‌های طلا و نقرهٔ صفویه و فرش‌های گران‌قیمت را به تاراج برد.
مقبره حسین ابن علی، اثر ژان-لئون ژروم
پس از آن فتحعلی شاه قاجار دستور تعمیر خرابی‌های وهابیان داد و ضریح تازه‌ای در سال ۱۲۱۸ قمری برای حرم نصب گردید.
همسر فتحعلی شاه ایوان مقابل قبر و مناره‌های حرم حسینی را طلاکاری کرد. گنبد و صحن در دوره محمد شاه تجدید بنا شد.
در سال ۱۲۷۳ قمری ناصرالدین شاه تعمیراتی در حرم انجام داد و برای سومین بار در دوره قاجاریه گنبد آستانه تجدید طلاکاری شد. تعمیرات حرم در دوره قاجار همچنان ادامه داشت.
نام سلاطین صفوی، قاجار، امیران این دو سلسله بر روی کتیبه‌ها دیده می‌شد که همگی آن‌ها در دوره صدام نابود گردید.
تا آثار ایرانی در عتبات به‌طور کامل محو شود. امروزه این نام‌ها تنها در کتاب‌ها، برخی تصاویر و به‌احتمال اسنادی که در آرشیوهای عثمانی برجای مانده، قابل رؤیت است.
به نظر می‌رسد از آخرین تعمیرات اساسی حرم، تعمیر ایوان طلا و نصب ستون‌های مرمر به جای ستون‌های چوبی برای آن به وسیلهٔ یکی از تجار و معدن‌داران ایرانی (حاج قنبر رحیمی) در سال ۱۳۸۹ قمری (۱۳۴۸ خورشیدی) می‌باشد.
ضریح جدید
حدود ۱۱۸ KG طلا به همراه نقره و چوب درخت ساج بکار گرفته شده در ایران – قم ساخته شد .
پس از عبور از شهرهای مسیر از مرز مهران به عراق منتقل و در حرم نصب گردید و در ۱۵ اسفند ۱۳۹۱ (۲۲ ربیع‌الثانی) از آن رونمایی گردید.
این ضریح از نظر شکل هندسی مانند ضریح قدیم ولی از نظر ارتفاع کمی بلندتر و مساحت آن حدود ۳۴ متر مربع و تعداد پنجره‌های آن ۲۰ باب است.
در ساخت ضریح جدید شش‌گوشه حسینی یک‌صد و هیجده کیلو طلا و چهار هزار کیلو نقره ۲ تن مس و هزار و سیصد کیلو برنج، ۵تن چوب ساج جنگلی از برمه به‌کار رفته‌است. وزن ضریح ۱۲ هزار کیلو است.
موارد قبل نیز هنرمندان ایرانی ساخته و در دوران صفویه و قاجار اماکن مقدس در عراق توسط پادشاهان مختلف ساخته و مرتب تعمیر و تکمیل شده‌است.