این بنا در نقشه از دو مدول (پیمون) مربعی شکل تشکیل شده‌است که مستطیلی با تناسب ۱ بر ۲ را می‌سازند. اضلاع مربع در نما با یک قوس نیم دایره خود نمایی می‌کنند؛ حجم بنا از قوس‌هایی متقاطع که بر روی اقطار مربع زده شده‌اند پدید آمده که این قوسهای متقاطع، «تاق‌های چهاربخش» را که در معماری سنتی ایران بسیار دیده شده‌اند را تداعی می‌کنند و احتمالاً منبع الهام طراح نیز بوده‌است. طراح با بهره‌گیری خلاقانه از قوس و با پیچشی که در ایده کلی آن ایجاد کرده، به نتیجه‌ای ظاهراً متفاوت با هندسه‌ای پیچیده دست یافته‌است. این طرح نوآورانه با به‌کارگیری سازه پوسته‌ای بتنی اجرا شده‌است.

در بنای یادبود کمال الملک دو نوع قوس به شرح زیر دیده می‌شود. شش قوس نیم دایره نما که نسبت دهانه به ارتفاع آنها ۱ به ۲/۱ است، چهار قوس متقاطع که بر روی اقطار دیده می‌شوند. همچنین در پایین قوس‌های اصلی نما از روبرو دو قوس کوتاه‌تر نیز وجود دارند که در واقع تلاقی قوس‌های متقاطع هستند. شاید بتوان گفت حجم کلی بنا از پوسته‌ای سه بعدی در فضا حاصل آمده‌است که در یک حرکت نرم دو نوع قوس یاد شده را به هم پیوند می‌دهند. این قوسها و پوشش آنها در بالا، اشکال هندسی مخروطی شکلی را بوجود آورده‌اند که ابتکاری هندسی بوده، اوج خلاقیت معماری را در بهره‌گیری از عناصر معماری سنتی ایران در ترکیبی جدید و موزون نشان می‌دهد.[نیازمند منبع] در این بنا نیز همانند آرامگاه خیام هندسه نقشی شایان توجه دارد و پیوند عمیق این بنا را با نظام معماری ایرانی برقرار کرده‌است.

تزیینات استفاده شده برای آرامگاه کمال الملک کاشی معرق است که نقوش آنها بسیار هنرمندانه بر روی سطوح منحنی نما بکار گرفته شده‌اند و به سمت خط تقارن قوس‌ها این نقوش کوچک و کوچک‌تر می‌شوند. به گفته طراح، کاشی معرق، معماری کاشان یعنی محل زادگاه کمال الملک را یادآور می‌شود. نمای بنا و تزیینات و همچنین رنگ کاشی‌ها، هماهنگی فراوانی با آرامگاه عطار، که در کنار آن است، دارد؛ به گونه‌ای که شاید بازدید کننده در نگاه نخست گمان کند که این بناها بخشی از هم هستند.

سنگ قبر کمال الملک همچون سایر سنگ‌های مزاری که سیحون در آرامگاه ظهیرالدوله تهران طراحی کرده‌است، یکپارچه از سنگ گرانیت و با بافت خشن بوده، در قسمت بالای سنگ که مرتفع و زاویه دار تراشیده شده‌است، نقش برجسته‌ای از کمال الملک توسط شاگرد ایشان مرحوم استاد ابوالحسن صدیقی سنگ‌کاری گردیده‌است./س