عزیمت یک گروه از طرف انجمن به توس، طرح اولیه بنای آرامگاه را پایه ریزی کرد. آندره گدار رئیس اداره باستان شناسی، مقبره را به شکل اهرام مصر طراحی کرده بود و ساخت این طرح در مراحل اولیه پیش رفته بود ولی با مخالفت ذکاءالملک فروغی این طرح تخریب شد تا به جای آن مقبرهای به سبک ایرانی هخامنشی ساخته شود.
طراحی این مقبره بر عهده حسین لرزاده گذاشته شد. اشعار کتیبهها به خط استاد عمادالکتاب نوشته شده و سپس بر سنگهای نما انتقال داده شده. ساختمان آرامگاه در سال ۱۳۱۱ آغاز و در مدت ۱۸ ماه به پایان رسید و برای جشن هزاره فردوسی در سال ۱۳۱۳ آماده شد.
جالب این که برای تأمین کسری هزینه های ساخت آرامگاه، 160 هزار برگ بلیت بختآزمایی ده ریالی چاپ و از طریق شعبههای بانک ملی ایران توزیع شده بود.
اين بليت بختآزمايي 10 ريال قيمت داشته است.
اما چند سال بعد به دلیل این که در طراحی بنا محاسبات فنی دقیق لازم به عمل نیامده بود، به ویژه به سبب عدم محاسبهٔ مقاومت خاک و مصالح پی، ساختمان آرامگاه از همان سالهای نخست شروع به جذب رطوبت و نشست کرد. تعمیرات و مراقبتهای سیساله هم کارگر نیفتاد، و ناچار لزوم تجدید بنای آرامگاه مطرح شد. به دستور انجمن آثار ملی در سال ۱۳۴۳ بازسازی بنا با نظارت مهندس هوشنگ سیحون در سال ۱۳۴۷ به انجام رسید.