بنای آرامگاه تلفیقی از دو سبک معماری ایران باستان و ایران بعد از اسلام است. در طراحی این مجموعه از عناصری از هنر معماری سنتی ایرانی استفاده شده‌است. عناصری مانند برج، الهام گرفته از برج گنبد قابوس، باغچه‌ها متأثر از باغهای ایرانی، آب‌نماها الهام گرفته از حوض خانه‌های سنتی و نمائی با روکار سنگهای حجیم و خشن خارا که با سنگ گرانیت کوهستان الوند آراسته شده و نمودار کاخهای باستانی ایرانیان است.

به گفتهٔ سیحون (در کتاب نیم قرن آثار معماری و نقاشی سیحون) ۱۰ ستون ایوان نشانهٔ ده قرن پس از بوعلی ست (با توجه به اینکه ساخت این آرامگاه به مناسبت گرامیداشت هزاره بوعلی بود) و ۱۲ ستون برج نمادی از دوازده دانشی ست که بوعلی در روزگار خود بر همهٔ آنها چیره بود.

درحال حاضر تالار جنوبی آرامگاه به عنوان موزه محل نگهداری سکه، سفال، برنز و سایر اشیاء کشف شده مربوط به هزاره‌های قبل از میلاد و دوران اسلامی اختصاص یافته و در تالار شمالی کتابخانه‌ای مشتمل بر ۸۰۰۰ جلد کتاب خطی و چاپی نفیس ایرانی و خارجی و غرفه‌هایی مربوط به آثار بو علی سینا و شعرا و نویسندگان همدانی نگهداری می‌شود. مکمل این بنا بوستانی به شکل نیم دایره با فضای سبز است و نیز تندیس ابوعلی سینا در حالی که کتابی در دست دارد در ضلع شرقی میدان نصب شده‌است.