امامزاده خضر بر روی تپه خضر در شمال شرقی شهر همدان واقع شده است. این تپه از گذشته‌های دور به ویژه از دوره سلجوقیان به سبب داشتن زیارتگاه و بقعه خضر، مورد احترام بوده است. تپه خضر در مجاورت روستایی به همین نام که «خدر» نیز نامیده می‌شود، واقع شده است.
بنای این امامزاده به شکل مربع می‌باشد و از نظر ظاهر شبیه گنبد علویان است اما تزئینات به کار رفته در گنبد را ندارد. این امامزاده از بناهای شاخص دوره سلجوقیان می‌باشد و خاقانی از آن در شعر خود نام برده است. از آنجا که این بنا از قدمت زیادی برخوردار است و بیرون از شهر قرار دارد، سال‌ها مورد بی‌توجهی قرار گرفته و همین امر سبب وارد آمدن آسیب‌های جبران‌ناپذیری به آن شده است. محراب امامزاده از نظر گچبری از آثار نفیس هنری است و از 4 مستطیل تو در تو به فاصله تقریبی 20 سانتی‌متر تشکیل شده و فاصله مستطیل‌ها با گل‌های بالارونده پیچ در پیچ پر شده است. در میان گل‌ها، آیات قرآنی به خط کوفی تزئینی گچبری شده‌اند. در حاشیه‌های محراب در فاصله مستطیل‌ها سوره مباركه حمد گچبری شده است. این محراب زیبا در اثر ناآگاهی سال‌ها به عنوان محل پخت آش‌های نذری همچون اجاق آشپزی مورد استفاده مردم بوده و همین امر سبب شده بود که محراب کاملاً سیاه و دودزده شود.
دو ردیف كتیبه گچبری در چهار طرف دیوارهای داخلی از بالای محراب زینت‌بخش دیوارها است. در ردیف بالایی اشعاری از شاهنامه فردوسی به خط كوفی تزئینی گچبری شده است. این موضوع یعنی مسطور داشتن اشعار فارسی به خط كوفی در قرن هفتم و هشتم هجری قمری تاكنون در هیچ بنای قدیمی دیده نشده و منحصر به بقعه خضر است. در ردیف پایین اشعار نیز آیاتی از قرآن مجید با همان خط دیده می‌شود.
فضای داخل بقعه نیز مربع شکل است و طول هر ضلع آن 4/5 متر و ارتفاع آن در حدود 6 متر می‌باشد و بر فراز آن گنبد قرار دارد. مصالح به كار رفته در ساخت این بنا آجر با ملات ساروج است و سطوح داخلی كاملاً با گچ سفیدكاری شده است.
بر اساس مطالبی که در زیارتنامه موجود در بقعه آمده، این بارگاه متعلق به شخصی به نام سید مجدالدین علوی؛ یکی از آخرین علاءالدوله‌های همدان می‌باشد که پس از دستگیری به دست عمال خوارزمشاهیان کشته شده و پیکرش در گنبد سبز (یکی از نیایشگاه‌ها و خانقاه‌های علوی) به خاک سپرده می‌شود. خاندان علاءالدوله همدان از سادات علوی می‌باشند و مجدالدین به فاصله 9 پشت به امام حسن مجتبی(ع) می‌رسد و اتلاق نام «امامزاده» به این آرامگاه مبتنی بر همین انتساب است. اما دلیل نامگذاری این امامزاده به امامزاده خضر این است که گفته شده حضرت خضر(ع) در این مکان دیده شده است.
