تا آنکه مهندس هوشنگ سیحون که در آن زمان ناظر ساخت و سازهای انجمن آثار ملی به همراهی حسین جودت بود، آرامگاه را از مکان قبلی (چسبیده به امامزاده محروق) به مکان فعلی انتقال داد و پروسه طراحی و ساخت این بنا تا سال 1341 ادامه یافت. آرامگاه خیام از لحاظ خلاقیت و ساخت و معماری یکی از مهمترین ساختمان های زمان خود است. ارتفاع آن 22 متر و استخوان بندی اش بتنی با هسته ی فلزی است. اجزاء مثلثی شکل اطراف مقبره شکل خیمه را تداعی می کنند و این اشاره به نام خیام است . سیحون درباره ساخت این آرامگاه می نویسد: "شنیده بودم که خیام گفته بود گور من در موضعی باشد که هر بهاری شمال بر من گل افشانی کند. بنابراین بنای یادبود باید طوری ساخته می شد که باز باشد و این خواسته خیام انجام شود." استاد هوشنگ سیحون ادامه می دهد: "خیام در واقع سه شخصیت دارد، ریاضی دان، منجم و شاعر -که باید هر سه شخصیت در بنا نشان داده می شد." این بنا 10 پایه دارد، عدد 10 اولین عدد دورقمی ریاضی و پایهٔ اصلی اعداد است. از هر پایه دو تیغه مورب به صورت مارپیچ به سمت بالا می رود تا با یکدیگر تلاقی کنند، سقف بنا را بسازند و از سمت دیگر فرود آیند که خود یکی از اشکال پیچیده ریاضی است. این شکل هندسی و عدد 10 هر دو سمبل دانش ریاضی خیام است