این گنبد، بزرگ ترین گنبد از نظر مصالحه در دنیا، با ارتفاع ۴۸٫۵ و قطر دهانه ۲۵٫۵ متر که در سال ۷۰۳ (ه. ق) به دستور الجایتو (سلطان محمد خدابنده) جهت انتقال پیکر حضرت علی (ع) امام اول شیعیان از نجف به سلطانیه ساخته شده. این بنا در مدت ۱۰ سال توسط ۳۰۰۰ کارگر ساخته شد.
تزیینات و نحوه ساخت این مقبره در واقع نقطه عطفی در معماری اون دوران بوده به این شکل که سبکی جدید را در معماری به وجود آورده که از معماری سلجوقی منفک شده .
موزه باستان شناسی گنبد سلطانیه در ورودی گنبد سلطانیه قرار دارد که می توانید در روزهای اداری از آن بازدید کنید.
اشیاء نمایشی در این موزه عبارتند از : اشیاء کاوش شده از سلطانیه شامل انواع پی سوز سفالی یک قسمتی و بشقابی ساده ،انواع کاشی های زرنگار ، صلیبی ،ساده ،معرق و .. ، انواع سکه های مسی و نقره مربوط به دوره ایلخانی و ...