Di masa Kerajaan Arab Saudi, pada tahun 1951, Raja Abdul Aziz Al-Saud memerintahkan perluasan masjid untuk menampung jumlah jamaah yang semakin bertambah. Perluasan ini meliputi area seluas 4.800 meter persegi dan menambah kapasitas masjid menjadi 30.000 jemaah.
Pada tahun 1985, Raja Fahd bin Abdul Aziz Al-Saud memerintahkan perluasan kembali, yang meliputi area seluas 40.000 meter persegi dan menambah kapasitas menjadi 700.000 jamaah.
Pada tahun 2012, Raja Abdullah bin Abdul Aziz Al-Saud memerintahkan perluasan lagi, yang meliputi area seluas 400.000 meter persegi dan menambah kapasitas menjadi 1,6 juta jamaah. Perluasan tersebut mencakup pembangunan enam menara di sekitar masjid, pembangunan area parkir bawah tanah, dan pengembangan area hijau di sekitar masjid.
Renovasi dan perluasan Masjid Nabawi tidak hanya meliputi bangunan masjid itu sendiri, tetapi juga sekitarnya. Beberapa gedung dan bangunan utama yang ada di sekeliling Masjid Nabawi di antaranya adalah pemakaman Jannatul Baqi, tempat pemakaman bagi ratusan sahabat Nabi.
Bangunan lain di sekitar masjid, seperti berbagai kantor pemerintah dan fasilitas kesehatan, hotel mewah, pusat perbelanjaan, dan jalan-jalan utama.
Masjid Nabawi dan Masjidil Haram dikelola oleh Badan Presidensi Umum untuk Masjidil Haram dan Masjid Nabawi. Sedangkan penjaga kedua masjid adalah tanggung jawab Istana. Saat ini, Masjid Nabawi dilengkapi dengan 250 payung otomatis yang dipasang untuk melindungi jemaah dari sinar matahari dan hujan.