يعلو سطح العتبة العباسية المقدسة قبة مرتفعة يبلغ محيطها 46.5م وقطرها 15م (عند أعرض نقطتين فيها) وهي تتوسط المِئذنتين، إذ ترتكز هذه القبة من داخل الضريح على أربعة جدران ضخمة، والقبة من داخل الحرم تحتوي على كتيبتين من الكاشي الكربلائي، السفلى عرضها 90سم كتبت عليها سورة (المنافقون) وفوقها يوجد 12 شباكاً يبتعد الواحد منها عن الآخر بمسافة 2.10م ويغلف جوانبها من الخارج بالكاشي الكربلائي، حيث يبلغ عرض كل شباك 1.80م وارتفاعه 3.25م وفوق الشبابيك من الداخل توجد الكتيبة الأخرى بعرض 75سم، كتب عليها آي من الذكر الحكيم، وتقع فوقها لوحة فنية رائعة من المرايا التي قطعت وشكلت بالطرق التقليدية، مكونة نقوشاً إسلامية حيث كتبت في قمة القبة الداخلية أسماء الإئمة الاثني عشر بخط أسود بارز.
أما من الخارج إلى السماء فالقبة مكسوة بطابوق نحاسي مغلف بشرائح الذهب الخالص، وقد أنجز تذهيبها عام 1375هـ - 1955م بعد طلب العلامة الشيخ محمد الخطيب أحد علماء كربلاء المقدسة آنذاك الى رئيس الوزراء في ذلك الوقت محمد فاضل الجمالي بتذهيب القبة، حيث يبلغ عدد الطابوق المذهب 6418 طابوقة.
ترتفع قمة القبة - عدا السارية - عن سطح الحرم (20.70)م فيما ترتفع القبة عن سطح أرض العتبة 33 متراً تقريباً وليس 39 كما ذكرت بعض المصادر، وقد أرخ الشاعر السيد محمد حسين الحلي تذهيب القبة المشرفة بالأبيات التالية:
قبة العباس لما ذهــــــبت شرف الأبريز منها الـــــمرقد
لم تزد فخراً به من بعدمــا شرفــت إذ حل فيها الأسد
قلت مذ شعت نضاراً وغدا البدر منه خجلاً والـــــفرقد
لم تــــنر بالتبر لا بل أرخوا (بابي الفضل أنار العسجد)
1375هـ
يتكون بناء القبة من قبتين متداخلتين كما هو الحال في كل القباب المنصوبة على أضرحة المعصومين (عليهم السلام) في العراق، القبة الخارجية منهما هي المغطاة بالذهب والداخلية أصغر منها والظاهر منها للعيان هو باطنها فقط الذي يمثل باطن السقف الكائن فوق الضريح المقدس والمغلف بالمرايا، حيث تبلغ المسافة بين قمتي القبتين هي 9.25م، وهناك (12) جداراً مبنياً من الطابوق على هيئة أعمدة ساندة للقبة الخارجية ويقع كل واحد منها بين شباكين من شبابيكها الإثني عشر من الداخل وترتفع الشبابيك عن سطح المثمن 60سم، حيث تقع تلك الشبابيك ضمن قاعدة القبة التي ترتفع عن سطح الحرم 7.55م والمكونة من جزئين، الأسفل وهو المثمن، إرتفاعه 1.2م عن سطح الحرم بعرض 16.90م بين كل ضلعين متقابلين فيه، والجزء الأعلى ويستقر فوق المثمن وهو عنق القبة الدائري حيث يبلغ قطره 14.90م وارتفاعه 6.35م عن سطح المثمن، يضم هذا الجزء كتيبة قرآنية في أعلاه وهي من المينا بارتفاع 1م، واسفلها شريط من الكاشي الكربلائي المنقوش وهي بارتفاع 1.35م، ارتفاع قمة القبة الخارجية عن قمة عنقها الدائري (أي الجزي العلوي من القبة) يبلغ 13.15م.
ومن الجدير بالذكر أن القبة الشريفة تعرضت للقصف المدفعي من قبل جيش حكومة صدام الديكتاتورية أثناء الانتفاضة الشعبانية المباركة عام 1991م ولحقت بها أضرار تم على اثرها قلع كافة القطع النحاسية المطلية بالذهب والمتضررة وما جاورها وهي تشكل حزاماً من وسط القبة تقريباً حتى قمتها ومن ثم تم إعادة تركيبها من جديد بعد صياغتها مجدداً واصلاح الأجزاء المتضررة من القبة، وذلك بعد الضغوط التي تعرض لها النظام الديكتاتوري المخلوع كما بينا ذلك سابقاً.
هذا وقد شرع قسم المشاريع الهندسية في العتبة العباسية المقدسة بإجراء عمليات صيانه شاملة للقبة؛ وذلك بسبب طول العمر الزمني لعمارة مرقد أبي الفضل العباس (عليه السلام)، وما تركه تقادم السنين من آثار على البناء، ولوجود تآكل في مواد البناء، وفقدان المادة الرابطة لخاصيتها؛ بسبب الرطوبة والعوامل الجوية، وحدوث حركة في الأسس بسبب انخفاض وارتفاع منسوب المياه الجوفية.. كل تلك العوامل أدت إلى ضعف البناء وتصدعه، وظهور التشققات والتصدعات العمودية والأفقية فيه.