Fatima Masoumeh est la fille du septième imam Mousa al-Kazim et la sœur du 8ème imam Ali ar-Rida. Elle est connue et revérée pour sa piété et meurt en 816.
En allant visiter son frère dans le Khorasan, Fatima Masoumeh et sa caravane sont attaqués par les Abbassides. Fatima est empoisonnée et meurt à Qom. L'imam ar-Rida, frère de Fatima, déclare que ceux qui iront au sanctuaire sont certains d'aller au Paradis. Le cimetière où elle est enterrée devient un lieu de pèlerinage au IXe et Xe siècles et continue sous les règnes des Timourides et des Aq Qoyunlu. Peu à peu les habitants de Qom construisent un sanctuaire autour du cimetière, puis un dome.
Qom est attaquée par les Mongols en 1221, puis par les troupes de Tamerlan. En 1519, le dome est reconstruit par les habitants et le sanctuaire embelli en l'honneur du chah safavide Ismail Ier. La femme d'Ismail fait don de propriétés attenantes au sanctuaire. Sous le règne de son fils, Tahmasp Ier, la chambre funéraire est terminée. Il fait aussi avancer la cour Sud.
Au début du XVIIe siècle, le chah Abbas Ier le Grand souhaite que ses sujets puissent faire leur pèlerinage sans aller à Nadjaf ou Kerbala, deux villes saintes du chi'isme mais sous domination ottomane. Il décide de faire du sanctuaire de Fatima Mansoumeh, un grand sanctuaire et ordonne la construction de plusieurs bâtiments dont une école.
Au début du XIXe siècle, Fath Ali Shah Qajar, ordonne la rénovation du sanctuaire et fait dorer le dome. Le sanctuaire se compose alors d'une chambre funéraire, de 3 cours, 3 salles de prières, 3 domes et 6 minarets. La superficie totale du sanctuaire est de 38 000 m².
En 2000, le marja Mohammad-Taqi Bahjat ordonne la réparation du dome doré.