آرامگاه کنونی خیام در شهر نیشابور، در باغی که مقبره امامزاده محروق، از نوادگان امام سجاد(ع) در آن واقع است، قرار گرفته؛ این باغ در زمان حیات خیام در محله شادیاخ نیشابور بوده و آرامگاه او اکنون همان جایی است که به قول نظامی عروضی هر بهار در آن گل‌افشانی می‌شده است.
باغ آرامگاه خیام که از باغ‌های دیدنی در ایران معاصر است و مجموعه‌ای از کتابخانه، موزه و مهمانخانه را داراست. تندیسی از حکیم عمرخیام در محوطه ورودی باغ نصب شده است. مساحت باغ خیام بیست هزار متر مربع و طول بنای یادبود مشبک آن ۱۸ متر است و اطراف آن‌را درختان کاج احاطه کرده‌اند.
آرامگاه یا بنای یادبود خیام از ساختمان‌های شاخص طراحی شده در ایران است که تلفیقی موفق از عناصر سنتی و مدرن را به نمایش گذاشته است. طراح و معمار این آرامگاه و محوطه پیرامونی آن مهندس هوشنگ سیحون بوده‌است.
در کتیبه‌های لوزی‌شکل و کاشی‌کاری شده بنای یادبود خیام، بیست رباعی از خیام به خط تعلیق توسط مرتضی عبدالرسولی در ۱۳۳۹ ش نگاشته است که تحت نظارت طراح و معمار بنا، مهندس سیحون انجام شده و نمونه‌ای منحصر به فرد از کاربرد خط تعلیق در کتیبه‌نگاری بناها به‌شمار می‌رود. خط تعلیق هر چند امروزه فراموش شده اما نخستین خط ایرانی است و در روزگار خیام در میان کاتبان کاربرد فراوانی داشت.
هوشنگ سیحون خود در باره این بنا می‌گوید:
آرامگاه خیام در باغ امامزاده محروق نیشابور قرار داشت اولین کاری که باید انجام می‌دادم این بود که به گونه‌ای طراحی کنم که آرامگاه خیام و امامزاده محروق تداخل پیدا نکنند به همین منظور من برای باغ محوری عرضی تعریف کردم تا آرامگاه را که در گوشه شمال شرقی باغ قرار داشت از امامزاده جدا کنم.
از طرفی دیگر در چهار مقاله عروضی گفتاری از خیام آمده مبنی‌بر اینکه ایشان گفته‌اند که: من آرزو دارم مزارم در جایی باشد که در بهاران برگ گل روی مزارم بریزد.
بنابراین من مکانی در باغ را که اختلاف ارتفاع سه متری نسبت به درختان زردآلوی باغ داشت انتخاب کردم چون این مکان سه متر پائین‌تر قرار دارد فصل بهار شکوفه‌های زردآلو روی مزار می‌ریزد. خیام ریاضیدان، منجم و ادیب بود؛ سعی داشتم که این سه جنبه شخصیتی در مزارش تجلی پیدا کند من ده پایه برای آرامگاه در نظر گرفتم عدد ده اولین عدد دو رقمی است و پایه و اساس بسیاری از اعداد می‌باشد از هر پایه دو تیغه بر پایه مدل ریاضی خاصی به صورت مورب بالا می‌رود و با دیگر تیغه‌ها برخورد می‌کنند و از روبه‌رو بر روی پایه مقابلشان پائین می‌آید همه این تیغه‌های مورب در محور عمودی وسط برج همدیگر را قطع می‌کنند سطح پیچیده حاصله بر اثر یک فرمول ریاضی به وجود آمده که سنبله جنبه ریاضیان خیام است از طرف دیگر تقاطع تیغه‌ها در سقف آرامگاه یک ستاره به وجود می‌آورد که سمبول ستاره‌شناسی خیام محسوب می‌شود.