این آرامگاه را منسوب به صالح پسر امام موسی کاظم (ع) می‌دانند. صحن و حیاط این بقعه گورستان عمومی بود و در بیست سال اخیر اثر گورها را از بین برده‌اند و فقط تعداد محدودی از سنگ قبرها را باقی گذاشته‌اند.
از جمله سنگ قبر محمدولی خان تنکابنی (سپهسالار اعظم). گفته می‌شود که سر این امام زاده در این آرامگاه مدفون است و بدن وی نیز در آرامگاهی با نام مشابه (واقع در میدان عالی قاپو اردبیل) آرمیده‌است.
بنای بقعه اصلی شامل ساختمان چهارگوش بزرگ و مستحکمی با دیوارهای قطور است و فضای درونی آن تقریبا ۵٫۶ متر مربع مساحت دارد. وضع طاق‌نماها و معماری ساختمان و پوشش آن از معماری بناهای سدهٔ هفتم و هشتم است.
گنبد کاشی کاری شده بقعه در سال ۱۳۳۸ در آخرین سال عمر حسن فداکار با هزینه شخصی تعمیر و کاشی کاری مجدد شد.
محوطه امامزاده صالح پیش از تغییر فضای خیابانی تجریش، محوطه‌ای کاملا محصور شده همچون دیگر زیارتگاه‌های ایران بوده‌است ولی امروزه از حصار دیوارها خارج شده‌است.
بقعه و بارگاه و صحن گسترده امامزاده صالح (ع) به مساحت سه هزار متر مربع یکی از بزرگترین و باشکوه ترین امامزاده های ایران است.
امام زاده صالح (ع) بر اساس کتیبه بالای سردر صحن و زیارتنامه از فرزندان بلافصل حضرت امام موسی کاظم (ع) و برادر امام رضا (ع) معرفی شده است.
این امامزاده، نه تنها در تهران بلکه در ایران و حوزه‌های شیعه نشین جهان که هر سال تعداد زیادی از مشتاقان را از گوشه و کنار ایران، عراق، پاکستان، افغانستان و لبنان به خود می‌طلبد، شهرت دارد.
بنای اصلی و اولیه بقعه به صورت چهارگوش و مربع شکل بزرگ و باشکوهی است که فضای درونی آن ۴۲۲ هزار و ۵۰ متر مربع وسعت داشته و دارای دیوارهای قطوری است که با توجه به وضع طاق نماها از نظر سبک و شیوه معماری به بناهای دوران ایلخانی همانند و به احتمال زیاد در سده هفتم و هشتم هجری و قدیم تر ساخته شده است.
گنبد شلجمی شکل آن با کاشی‌های زیبا پوشیده شده است. این گنبد در سال ۱۳۲۳ شمسی به همت حسن فداکار تعمیر و کاشیکاری آن به صورت اولیه تجدید شده است.
احداث گنبد کنونی همراه با تزیینات و مقرنس کاری و نقاشی های ظریف و اصلاحات داخل حرم، تعمیرات و پاره ای الحاقات و به طور کلی استحکام بخشی را به هاکو میرزا ملقب به بهادرخان پسر حسنعلی میرزا شجاع السطنه و نوه فتحعلی شاه نسبت داده اند.
بنا به شواهد در امامزاده صالح کتیبه ای به سال ۷۰۰ قمری وجود داشته که ظاهرا در تعمیرات و تغییر مدخل بنا از میان رفته است که بنا بر آن همزمان با پادشاهی غازان خان نخستین ایلخان مسلمان مغول و مروج اسلام در میان مغولان بوده است.
در داخل حریم وسیع امامزاده صالح صندوقی چوبین وجود دارد که احتمالا به دوران اواخر صفوی یا افشار تعلق دارد و ضریح ممتاز نقره‌ای آن که اضلاع شرقی و شمال شرقی و غربی آن دارای محفظه مشبک مزین به نقره و ضلع جنوبی آن مشبک چوبی است از وقفیات مرحوم آقای میرزا سعیدخان وزیر امور خارجه اواخر قاجار است.
