امامزادگانی که در امامزاده درب امام اصفهان به خاک سپرده شدهاند، سالها پیش از ساخته شدن بقعه فوت شده بودند. این دو بزرگوار امامزاده ابراهیم و زینالعابدین از نوادگان حسن مثنّی و علی بن جعفر (ع) هستند. ساختمان بقعه در سال 857 قمری برابر با 1453 میلادی، همزمان با زمان حکومت جهانشاه قراقویونلو به پایان رسید.
این بنا دو گنبد دارد که بسیار قابل توجه است. بقعه، سردر شمالی کاشیکاری شدهای دارد و سه صحن شمالی، غربی و شرقی. کاشیکاریهای سردر، معرق و موزون با خطوط ثلث سفید بر زمینه لاجوردی هستند. در شرق این سردر، سردر دیگری با کتیبهای به خط محمدرضا امامی وجود دارد که به تعمیرات بنا در دوره شاه سلطان حسین صفوی اشاره میکند.
گنبدها نیز نکات جالبی دارند؛ مثلاً هر دو در یک زمان ساخته نشدهاند. گنبد بزرگ در قرن 9 و همزمان با ساخت بقعه، بنا شده است. گنبد کوچکتر با کتیبهای به خط محمدرضا امامی به تاریخ 1081 قمری ساخته شده است. داخل ایوانها، داخل بقعه و گنبدها با کاشیکاری، گچبری و مقرنسکاریهای زیبا، تزئین شدهاند. هر دو گنبد در دوره معاصر تعمیر شدهاند؛ گنبد بزرگ و ایوان شرقی و شمالی در سال 1328 و ایوان غربی و گنبد کوچک در سال 1332.
نمای بیرونی بقعه نیز دارای کاشیکاریهای زیبایی است. بقعه امامزاده درب امام اصفهان نه فقط از نظر معنوی که از نظر سیر هنر معماری، کاشیکاری و ... از دوره ترکمانان قراقویونلو تا صفوی، از اهمیت خاصی برخوردار است.