پدر بزرگوار او امام موسی‌بن جعفر (ع) امام هفتم شیعیان و مادر گرامی وی حضرت معصومه «نجمه» مادر بزرگوار امام رضا(ع) می‌باشد.
درباره زمان تولد و وفات حضرت فاطمه معصومه (س) آن چه مسلم است این است که زمان تولد آن حضرت پیش از سال ۱۷۹ هجری بوده است.
زیرا بنابر نقل شیخ کلینی در شوال ۱۷۹ هارون الرشید امام موسی‌بن جعفر(ع) پدر حضرت معصومه (س) را از مدینه به بغداد برد و در آن جا در ماه رجب ۱۸۳ از دنیا رحلت فرمود.
مدت عمر حضرت معصومه (س) که از ۲۳ سال کمتر است، پس نمی‌تواند بعد از سال ۱۷۹ باشد. چون در آن سال‌ها پدرش در زندان بود.
پس تاریخ ولادت آن حضرت به طور دقیق مشخص نیست ولی طبق اسناد به دست آمده ولادت آن حضرت را در مدینه در سال ۱۷۳ نقل می‌کنند.
درباره تعداد فرزندان حضرت موسی‌بن جعفر(ع) و این که چند تن از آن‌ها فاطمه نام داشته‌اند اختلاف است.
شیخ مفید تعداد آنان را ۳۷ تن ذکر کرده است؛ ۱۹ پسر و ۱۸ دختر که دو تن از دختران، فاطمه نام داشتند. فاطمه‌الکبری و فاطمه الصغری.
حضرت فاطمه معصومه (س) بعد از امام رضا (ع) از دیگر فرزندان حضرت موسی‌بن جعفر(ع) فاضل‌تر و دارای مقامی شامخ‌تر می‌باشد.
با گذشت ایام، حضرت معصومه (س) هم دوران خردسالی را پشت سر گذاشت و در این سال‌ها محل رشد آن حضرت خاندانی بود که او را با دریایی از علم و معرفت رو به رو ساخت.
ولی بیش از ۱۰ بهار از عمر شریفش نگذشته بود که پدر بزرگوارش با زهر جفا در زندان هارون به شهادت رسید و دریایی از غم و اندوه بر قلب شریفش فرو ریخت.
در ایام غم و تنهایی، تنها مایه تسلی او برادرش امام رضا (ع) بود که ناگهان مأمون وجود اقدس امام هشتم را از کانون خانواده جدا نمود و به اجبار به خراسان جلب کرد و به اقامت اجباری در خراسان وادار نمود.
حضرت معصومه (س) دوری یک ساله فراق برادر را تحمل کرد.
- حضرت معصومه در راه ایران و قم:
یک سال بعد از رفتن حضرت علی بن موسی الرضا (ع) به سرزمین خراسان؛ یعنی در سال ۲۰۱ قمری حضرت معصومه (س) خواهر حضرت رضا، برای زیارت برادر از مدینه به مقصد خراسان حرکت کرد.
چون آن حضرت با همراهانش وارد ساوه شد، بیمار و رنجور بود و می‌دانست در آن نزدیکی شهری است به نام قم که مردم آن از دوست‌داران اهل بیت اطهار هستند.
از این امر چنین استنباط می‌شود که آوازه تشیع مردم قم و علاقه شدید ایشان به اهل بیت به مدینه هم رسیده بود.
حضرت پرسید میان ما و قم چند فرسخ فاصله است. گفتند: ده فرسخ و حضرت دستور حرکت به سوی قم را صادر کردند.
چون خبر به آل سعد رسید با هم اتفاق کردند که از او درخواست کنند به قم بیاید. از میان ایشان، موسی بن خزرج بن سعد اشعری بیرون آمد، و چون به شرف ملازمت حضرت فاطمه رسید زمام ناقه او بگرفت و به جانب شهر بکشید و به در سرای خود فرود آورد.
محل سرای موسی بن خزرج و حجره‌ای که حضرت معصومه (س) در آن به عبادت می‌پرداخته اکنون معین و زیارتگاه است.
گویا در این سخن اختلافی نباشد که حضرت فاطمه معصومه (س) مدت ۱۷ روز در آن محل توقف داشته و پس از آن رحلت فرموده است.
بنابر نوشته کتاب قم، بعد از غسل دادن و کفن کردن و نمازگزاردن بر جسد مطهر او، موسی بن خزرج آن حضرت را در زمینی در بابلان (محل فعلی) نیمه دوّم قرن چهارم که به او تعلق داشت دفن کرد و بر سر تربت او سایه‌بانی درست کرد.
بدون هیچ اختلافی سال وفات آن حضرت را یقیناً ۲۰۱ قمری نقل کرده‌اند ولی در این که در چه روز و ماهی از این سال بوده اختلاف می‌باشد که بعضی دهم ربیع الثانی را قوی می‌دانند.
