مرقد این امامزاده در قدیم در کنار جاده طهران و قزوین قرار داشته است که امروزه جزئی از تهران است. قدمت ساختمان بقعه به دوره صفویه بازمیگردد. بقعه امامزاده علی بن حمزه (امامزاده معصوم) در فهرست آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.

در ایوان جنوبی 2 کتیبه کوچک مرمر طرفین درب حرم نصب گردیده که یکی به سال ۱۰۴۰ ه.ق و در دیگری ۱۲۴۰ ه.ق 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 ۱۰۴۰ دستخوش تعمیر و مرمت گردیده‌ است.

آنچه بر نورانیت و قداست فضای ایوان جنوبی بقعه امامزاده معصوم (ع) افزوده است، وجود قبور پنج شهید گمنام دوران دفاع مقدس است.