پی‌سازی بنا از زمین سفت آغاز و تا بلندای ۱۵ متری با آجر و مصالح مانند خود بنا انجام شده‌است. درون پای بست یا پی، سردابی وجود داشته که پاکار تاق آن هنوز بر جای است ولی بر اثر کاوش‌های پیاپی کاوشگران که در پی گنج بوده‌اند آثاری از کف آن بر جای نمانده‌است.

بدنه گرد بیرونی گنبد کاووس دارای ۱۵ تَرَک (دندانه نود درجه) است (همانند ستاره ده پر) این ترک‌ها که در سمت‌های آن و به فاصله‌های برابر از یکدیگر قرار دارند، از پای‌بست بنا آغاز و تا زیر سقف گنبدی ادامه می‌یابد و میان این ترک‌ها با کوهه‌ای آجری پر شده‌است. بالای این ترک‌ها (به جز درب ورودی) به اندازه ۱٫۳۴ متر از یکدیگر فاصله دارند. قطر درونی گنبد به بلندای ۹ متر و ۷۰ سانتی‌متر و قطر آن از کف ترک‌ها به بلندای ۱۴ متر و ۶۶ سانتی‌متر و بلندای قطر آن از بالای ترک‌ها یا به گفته‌ای قطر پای‌بست آن ۱۷ متر و ۶ سانتی‌متر است. کلفتی میل از پایین به بالا کرنش کمی دارد و در بلندای ۳۷ متری، گنبد مخروطی بنای برج را تکمیل می‌کند.

این گنبد که در شمال استان گلستان در شهر گنبد کاووس است با آجرهای ویژه دنباله‌دار کفشکی ساخته شده‌است، دو پوسته‌است. گنبد درونی مانند گنبدهای خاکی به شکل نیم تخم‌مرغی و از آجر معمولی است و پوسته بیرونی با آجر دنباله‌دار.

بلندای این گنبد مخروطی ۱۸ متر است و در بدنه شرقی روزنه‌ای جای داده شده که بلندای آن یک متر و نود سانتیمتر است. پهنای روزنه در بالا ۷۳ و در میانه ۷۵ و در پایین ۸۰ است. در گوشه جنوبی آن یک ورودی است که ۵/۱ متر پهنا و ۵۵/۵ متر بلندا دارد. در درون تاق نیم گرد سر در آن، مقرنسی است که به دیده می‌رسد در گام‌های نخستین پیشرفت این گونه آراستگی سازه و گچ‌بری است. شاید این مقرنس ساده ولی زیبا از نخستین نمونه‌های مقرنس‌سازی در بناهای اسلامی باشد که به مرور تکمیل شده‌است. دکتر ویلسن آمریکایی نماینده دانشگاه پنسیلوانیا نیز در بازدید و پژوهشی که از این بنا داشته دربارهٔ این مقرنس‌ها چنین نوشته‌است: بالای درب، درون نیم گرد ورودیگیلویی مقرنسی است که در گام‌های نخستین پیشرفت می‌باشد و این یکی از نمونه‌های آراستن بنا است که از پایه‌های یک معماری که پستر اهمیت پیدا کرده‌است. دو سو نگاشته کوفی، کمربندوار، بدنه را آرایش کرده‌است که یک سوی آن در ۸ متری پای آن و دیگری بالا در زیر گنبد مخروطی است. گونه نوشته کوفی نگاشته‌ها ساده و آجری است و الفبای آن آرایش ندارند. برجسته و خواناست و دورادور آن‌ها قاب مستطیلی شکلی است از آجر.