امامزاده یحیی در محلهای به همین نام در حاشیه شمالی بلوار آیتالله مدنی شهر همدان قرار دارد. این بنا دارای دو ورودی میباشد که یک درِ آن به داخل کوچه و درِ دیگر به بلوار باز میشود. ورودی اصلی این امامزاده در ضلع غربی دارای سردری قوسدار و دو مناره ساده است. در هنگام ورود به حیاط، طاقنمای زیبای ورودی امامزاده دیده میشود که دور تا دور آن آینهکاری شده اما در برخی قسمتها از بین رفته است. در چهار گوشه جبهه خارجى ساختمان مقبره، راهپلههایى براى دسترسى به حجرههاى طبقه دوم و پشتبام وجود دارد.
بقعه در وسط حیاطی بزرگ و مستطیل شکل قرار دارد که دیوارههای شمالی، جنوبی و شرقی، آن را محصور کردهاند. مقبره دارای پلان مستطیل شکل و دوطبقه است و در هر ضلع آن ایوانی کشیده شده است که با یک ورودی قوسدار به داخل بقعه راه مییابد. ورودی اصلی که در ایوان غربی قرار دارد، آینهکاری شده است و در آن اشعاری از محتشم کاشانی و ذکر نام پنج تن و تاریخ 1306 به چشم میخورد.
داخل بقعه، حرم مربع شکل بزرگى به ابعاد 6 متر در وسط قرار دارد. در میان حرم، ضریح چوبى به طول 260 و عرض 182 و ارتفاع 108 سانتىمتر روى پایه مرمرى از سنگهاى قدیمى قرار دارد که در حدود 15 سانتىمتر ارتفاع دارد. در داخل ضریح صندوقى به طول 174 سانتىمتر و عرض 1 متر با ارتفاع 104 سانتىمتر قرار گرفته است. در دو سوى طول صندوق، منبتکاریهای زیبایی انجام شده که به قرنهاى هشتم و نهم هجرى قمری مربوط است.
در کتیبههای این بنا نوشتهای که مشخص کننده صاحب بقعه و زمان احداث آن باشد، دیده نمیشود و بر روی قبر امامزاده نیز، سنگ نوشتهای وجود ندارد اما بر اساس سنگ عقیق مرمرینی که چند سال پیش از زیر خاک بیرون آورده شد و اکنون بر روی دیوار بقعه نصب شده است، صاحب مزار یحیی نام دارد.
با توجه به تزئینات بنا، به نظر مىرسد این بنا از آثار سدههاى هشتم تا دهم هجرى قمری است و رواق آن را در دوره صفویه بر اطراف آن افزودهاند.دیوارکشی حیاط و ایجاد طاقنماهایی در دیوارها و آینهکاریهای آن نیز در دوره قاجاریه انجام شده است. نسب این امامزاده با هشت واسطه به امام حسن مجتبی(ع) میرسد.
در سمت شرقی حیاط مسجدی است با شبستان بزرگ که قبلاً جزو حیاط زیارتگاه بوده است. بنای این مسجد از آثار دوره صفویه است. بنا به اظهارنظر امامان جماعت مسجد، در سمت غربی حیاط امامزاده، غسالخانهای بوده است که آب آن از چشمهای به نام «چشمه خانم یزدی» تأمین میشد که تا اواخر دوره قاجار چشمه و غسالخانه وجود داشت.