شهد المسجد النبوي الشريف في عهد خادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بن عبدالعزيز توسعة كبرى لاستيعاب أكبر عدد ممكن من المصلين يصلون إلى مليون مصل في وقت الذروة، وامتدت هذه التوسعة من جهة الغرب حتى شارع المناخة ومن الشرق إلى شارع أبى ذر بمحاذاة البقيع ومن الشمال حتى شارع السحيمي وتضمنت توسعة وعمارة المسجد النبوي الشريف. إضافة مبنى جديد بجانب مبنى المسجد القائم يحيط به متصلا من الشمال والشرق والغرب بمساحة قدرها 82 ألف متر مربع تستوعب 150 ألف مصل لتصبح المساحة الإجمالية للمسجد بعد التوسعة 98 ألفا و500 متر مربع تستوعب حوالي 180 ألف مصل وبذلك أصبح المسجد النبوي الشريف بعد التوسعة يستوعب أكثر من 270 ألف مصل ضمن مساحة إجمالية معدة للصلاة تبلغ حوالي 165 ألفا و500 متر مربع. كما تضمنت أعمال التوسعة إنشاء دور سفلي بمساحة الدور الأرضي للتوسعة لاستيعاب تجهيزات التكييف والتبريد والخدمات الأخرى بمساحة 82 ألف متر مربع، واشتمل مشروع التوسعة على ساحات تحيط بالمسجد بلغت مساحتها حوالي 235 ألف متر مربع منها حوالي 45 ألف متر مربع أرضيتها مكسوة بالجرانيت وفق أشكال هندسية بطراز إسلامي وألوان متعددة في غاية الجمال وهي مخصصة للصلاة وتستوعب حوالي 430 ألف مصل، وبهذا تصبح طاقة التوسعة الاستيعابية أكثر من 730 ألف مصل وتصل إلى أكثر من مليون مصل في أوقات الذروة وقد ألحقت بهذه المساحات المخصصة للمشاة فقط مداخل مضاءة للمواضئ،وتتصل بعض الخدمات بمواقف السيارات التي توجد في دورين تحت الأرض من الجهات الشمالية والجنوبية والغربية وتبلغ مساحتها 290 ألف متر مربع وتشتمل على مواقف تكفي لاستيعاب أكثر من 4000 سيارة وتم تنفيذها على أفضل المواصفات العالمية. كما تتصل مناطق الخدمات العامة والمرافق والساحات العامة بمداخل ومخارج تؤمن الحركة السهلة للمشاة فيما بينها وتحتوى على 116 سلما كهربائيا متحركا إضافة إلى 58 سلما عاديا تؤمن الوصول إلى مواقف السيارات وحوالي 5600 وحدة وضوء وحوالي 1890 دورة مياه وحوالي 690 نافورة شرب في مناطق الخدمات والمرافق. وتمت إقامة اثنتي عشرة مظلة ضخمة بنفس ارتفاع السقف تظلل كل واحدة منها مساحة 306 أمتار مربعة يتم فتحها وغلقها أوتوماتيكيا لحماية المصلين من وهج الشمس وللاستفادة من الجو الطبيعي حينما تسمح الظروف الطبيعية بذلك وذلك من خلال الحصوتين المكشوفتين، ووضع التصميم بشكل يتوافق مع أحدث طرق الإنشاء وأفضل أساليب العمارة لينسجم ويتناسق مبنى التوسعة الجديد مع مبنى المسجد السابق كما روعي أيضا إمكانية بناء دور ثان فوق التوسعة إذا ما دعت الضرورة إلى ذلك مستقبلا. وصممت أعمال الزخرفة بالتوسعة بحيث تحقق التناسق والانسجام مع نظيراتها بالتوسعة السعودية الأولى وذلك لإبراز الجانب الجمالي في الفن المعماري الاسلامي، أما الأعمال الميكانيكية للتوسعة فتشتمل على تمديدات المواسير لنوافير مياه الشرب المبردة ومواسير صرف مياه الأمطار والصرف الصحي والتهوية ونظام مكافحة الحريق بالإضافة إلى مضخات المياه وأعمال تلطيف الهواء. وتعد عملية تكييف هواء المسجد النبوي الشريف من أكبر الأعمال في العالم حيث تمر مواسير التبريد عبر نفق الخدمات بطول 7 كيلو مترات لتصل ما بين المحطة المركزية للخدمات التي توجد بها أجهزة التبريد ومعدات ومولدات الكهرباء وبين دور التسوية بالتوسعة، وتم تكييف هواء المسجد القديم وفق أسس معمارية وهندسية تحول دون إجراء أي تعديلات في المبنى القائم والمحافظة على شكله وذلك عن طريق دفع الهواء البارد من خلال فتحات النوافذ الموجودة في الجدار القبلي للمسجد،ولتحقيق ذلك تم إنشاء محطة خدمات التكييف على موقع مساحته 70 ألف متر مربع وذلك لتأمين تكييف هواء المسجد النبوي الشريف وروعي أن يكون موقعها خارج منطقة الحرم لإبعاد الضوضاء ولسهولة إجراء عمليات الصيانة والتشغيل اللازمة في الموقع. وفي وسط الناحية الشمالية للتوسعة يوجد مدخل الملك فهد بن عبدالعزيز وهو المدخل الرئيسي للتوسعة ويعلو هذا المدخل ويميزه بشكل خاص سبع قباب ويحده من كل جانب مئذنة بارتفاع 105 أمتار وبذلك يكون للمسجد بما فيه التوسعة عشر مآذن ست منها جديدة بارتفاع يصل إلى 105 أمتار بزيادة 33 مترا عن ارتفاع المآذن الموجودة بالتوسعة السعودية الأولى وتوجد المآذن بالأركان الأربعة للتوسعة مع مئذنتين على جانبي المدخل الرئيس. وكان قد صدر في الرابع عشر من شهر رجب 1426ه أمر خادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بن عبدالعزيز باستكمال الأعمال المتبقية من مشروع توسعة المسجد النبوي الشريف وبتكاليف إجمالية قدرها 4.700 مليون ريال.
