في العام 1743 ميلادي تم إكساء القبة العلوية بالبلاطات النحاسية المطلية بالذهب الخالص وذلك بأمر من السلطان نادر شاه الأفشاري الذي خلف الحكم الصفوي في إيران.

في العام 1886 ميلادي جرى ترميم القبة الشريفة بعد إصابتها بشقوق وتصدعات بفعل العوامل الجوية، إذ تم تطويق القبة المباركة بعد قلع الذهب بالحديد وأعيد ترميمها باشراف المعمار اشهير الحاج محسن والاستاذ النجار حسين الشمس ثم أعيدت اليها الصفائح الذهبية كما كانت.

في العام 1928 ميلادية تضعضعت بعض الصفائح الذهبية للقبة وحدث تصدع فيها مما أدى الى دخول مياه الأمطار الى داخلها فتم رفع الصفائح الذهبية وترميم الاضرار باشراف الحاج سعيد نجل الحاج محسن المعمار.

في منتصف العقد السادس من القرن العشرين اصيبت القبة العلوية بتصدع كبير فابتدأ العمل بترميمها بتبرع من التاجر الحاج محمد رشاد مرزة وقد دام العمل سنين عدة حتى انتهى في العام 1971 ، وقد قدرت تكاليف تذهيب القبة آنذاك نحو مليون دينار عراقي.

في العام 1991 تعرضت القبة العلوية المقدسة الى قصف مدفعي من النظام البعثي الغاشم إثر الانتفاضة الشعبانية المباركة، وقد أصيبت بإصابات بليغة وبخاصة الجهة المطلة على الشمال منها، وبعد استتباب الأمن أعيد  ترميم القبة بصفائح جديدة يمكن تمييزها عن الصفائح الأصلية القديمة التي بقيت سالمة.

في العام 2009 ميلادي أكملت العتبة العلوية المقدسة في عهد أمينها العام السيد مهدي الحسيني إعادة حزام القبة اليها بعد ترميمه وتأهيله وذلك بعد سنين طويلة من رفعه من قبل النظام البعثي البائد.

في العام 2013 بدأت العتبة العلوية المقدسة في عهد أمينها العام الشيخ ضياء الدين زين الدين بالعمل على مشروع تذهيب عنق القبة العلوية بارتفاع خمسة أمتار وعشرين سنتمترا أسفل  حزام القبة، وبتنفيذ من قبل ورشة التذهيب التابعة الى العتبة العباسية المقدسة وكان عدد القطع الذهبية التي تم استبدالها في هذا المشروع بلغ 2525 قطعة مع تبديل شبابيك القبة البالغة اثني عشر شباكا من قبل كوادر قسم الصيانة الهندسية في العتبة العلوية المقدسة.

في العام 2016 أكلمت العتبة العلوية المقدسة في عهد أمينها العام السيد نزار حبل المتين إعادة ترميم القبة العلوية المباركة بشكل كامل بعد سنين من الإصلاح شمل البناء الخاص بالقبة وتقويته وإعادة تذهيب الصفائح الذهبية الخاصة بها، تحت إشراف وتنفيذ مؤسسة الكوثر لاعمار العتبات المقدسة .