Biri büyük ikisi küçük olmak üzere üç kubbeden ibarettir. Kubbelerin üzerini örttüğü iki oda ve bir hol bulunmaktadır. Ayrıca türbede sekiz köşeden oluşan ve 10 metre yüksekliğinde bir de kule bulunmaktadır. Türbenin temel özelliği 21 Aralık ve 23 Eylül ekinoks dönemlerinde güneşin ilk ışınlarının türbenin üç kilometrelik doğusunda yer alan ve harç kullanılmadan bir araya getirilen taşlardan inşa edilen bir duvarda yer alan 40x40 santimetre boyutlarındaki bir pencereden türbenin kubbesindeki prizmaya yansıyarak İsmail Fakirullah’ın mezarının başucunu aydınlatmasıdır. Mimari ve astronomik açıdan önemli bir türbe niteliğini taşıyan yapı 2015 yılında UNESCO Dünya Miras Geçici Listesi’ne alınmıştır.

İsmail Fakirullah, Aydınlar (Tillo) ilçesinde bulunan camide imamlık, müderrislik ve hatiplik yaptı, medreselerde de eğitim vermiştir. Fakirullah’ın Hz. Muhammed’in amcasının soyundan geldiği ve dönemin Osmanlı Padişahı I. Mahmut tarafından kendisinden bir mektup ile hayır dua istenildiği söylenmektedir. Birçok bilim adamı yetiştiren Fakirullah saygı duyulan evliyalardan biridir. İsmail Fakirullah 1734 yılında vefat etmiştir.

Türbe, İsmail Fakirullah’ın ölümü üzerine kendisine duyduğu bağlılık ve saygı nedeniyle öğrencisi Erzurumlu İbrahim Hakkı tarafından XVIII. yüzyılda inşa edilmiştir. İbrahim Hakkı, Fakirullah’ tan aldığı din ve fen bilimleri eğitimi nedeniyle İslam dünyasında Zülcenaheyn unvanını elde etmiştir. Astronomi, edebiyat, tıp, fıkıh, hadis, tasavvuf, sosyoloji ve psikoloji alanında eserler vermiştir. Osmanlı tasavvufi inancını temsil eden ve gazelleriyle ünlü olan İbrahim Hakkı, 1780 yılında vefat etmiş, İsmail Fakirullah’ın mezarı yanına defnedilmiştir.

Geçirdiği restorasyonlar sonucu bozulan ışık düzeni nedeniyle türbede yer alan mekanizma 1963 yılında Vakıflar Genel Müdürlüğü tarafından yeniden onarılsa da orijinal haline getirilememiştir. Güneş ışınlarının kırılma noktalarının çok iyi bir şekilde hesaplandığı astronomik bir başarı örneği olan İsmail Fakirullah Türbesi, 2011 yılında TÜBİTAK tarafından lazer ve uzay teknolojisi ile astronomlarca yeniden işler hâle getirilmiştir. Restorasyon çalışmalarına Kültür ve Turizm Bakanlığı, Dicle Kalkınma Ajansı (DİKA) ve Siirt Valiliği de önemli katkılar sağlamıştır. İsmail Fakirullah Türbesi, ışık olayının izlenebildiği ve gece gündüz sürelerinin eşitlendiği 21 Mart ve 23 Eylül tarihlerinde, ayrıca Kurban ve Ramazan bayramlarında hem bilim adamlarınca hem de yerli ve yabancı turistlerce ziyaret edilen tarihi, bilimsel, kültürel ve dini temalarla öne çıkan bir çekim merkezi durumundadır.