وتوالت في العهد السعودي العناية بمسجد الغمامة وإعادة تجديد بنائه حتى عهد خادم الحرمين الشريفين الملك سلمان بن عبدالعزيز آل سعود - حفظه الله - بالاهتمام والعناية والحفاظ على طرازه المعماري أسوة بالأماكن الدينية والمعالم التاريخية التي تزخر بها طيبة الطيبة وذلك بهدف الاستفادة منه في آداء الصلوات واحتضان العديد من المناشط الدينية والثقافية وتعزيز قيمته التاريخية المرتبطة بالسيرة النبوية.
ويتألف المسجد من جزءين ( المدخل ، قاعة الصلاة ) المدخل مستطيل يبلغ طوله 26 مترا وعرضه 4 أمتار وتعلو سقف المدخل خمس قباب محمولة على عقود مدببة أعلاها القبة الوسطى التي شيّدت فوق مدخل المسجد الذي يقع في الجهة الشمالية، فيما يبلغ طول المساحة الداخلية للمسجد قاعة الصلاة ثلاثين متراً والعرض خمسة عشر متراً وقسّمت إلى رواقين وسقفت بست قباب في صفّين متوازيين أكبرها قبة المحراب وفي جدار الصالة الشرقيّة نافذتان مستطيلتان تعلو كل واحدة نافذتان صغيرتان فوقهما نافذة ثالثة مستديرة ومثل ذلك في جدار الصالة الغربي.
ويتوسط المحراب جدار الصالة الجنوبي ويقع عن يمين المحراب منبر رخامي له 9 درجات تعلوه قبة مخروطية الشكل وبابه من الخشب المزخرف عليه كتابات عثمانية في حين أن المئذنة في الناحية الشمالية الغربية للمسجد ويعلوها جسم أسطواني به باب للخروج إلى الشرفة وتنتهي المئذنة بقبة منخفضة مشكلة بهيئة فصوص يعلوها فانوس ويتوجها هلال.
وجرت كسوة المسجد من الخارج بالأحجار البازلتية السوداء وطليت قبابه وجدرانه الداخلية وتجاويف القباب بالنورة (البياض) وظلّلت الأكتاف والعقود باللون الأسود ما أعطى المسجد منظراً جميلاً بتناسق اللونين، ووضع في مدخل المسجد لوحة خضراء جميلة كتب عليها بخط جميل مسجد الغمامة الذي يتميز بقبابه الكثيرة الجميلة، أما أقواسه الخارجية فإنها تحفة معمارية قلَّ نظيرها بنيت بالحجارة الغامقة اللون تفصل بينها خطوط بيضاء وفي الداخل فالأقواس الجميلة توحي بروعة الفن الهندسي الذي صممها واليد الصانعة التي نفذتها.
