Под артиллерийский залп в могилу опустили гроб с останками, увитый чёрно-оранжевой лентой. А 8 мая 1967 года на месте захоронения был открыт мемориальный ансамбль «Могила Неизвестного Солдата», созданный по проекту архитекторов Дмитрия Бурдина, Владимира Климова, Юрия Рабаева и скульптора Николая Томского.

Мемориал посвящён памяти погибших в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов, а также городам-героям и городам воинской славы. В его центре расположена ниша с надписью «Имя твоё неизвестно, подвиг твой бессмертен», в середине которой находится бронзовая пятиконечная звезда с Вечным огнём славы — постоянно горящим огнём, символизирующим вечную память о погибших.

Позади Вечного огня установлена надгробная плита с бронзовой скульптурной композицией, изображающей солдатскую каску и лавровую ветвь, лежащие на советском боевом знамени, которое словно покрывает могилу. У могилы и Вечного огня выставлен Почётный караул.

Вечный огонь был зажжён Леонидом Брежневым, который принял факел от Героя Советского Союза Алексея Маресьева. Пламя на бронетранспортёре было доставлено в Москву из Ленинграда, где его зажгли на Марсовом поле.

В 2006 году, когда было учреждено почётное звание «Город воинской славы», возникла идея реконструировать монумент, добавив к нему стелу с названиями городов-героев. 17 ноября 2009 года памятнику был присвоен статус Общенационального мемориала воинской славы, что сделало его особо ценным объектом культурного наследия Российской Федерации.

Реконструкция мемориала продолжалась с декабря 2009 по май 2010 года, и его торжественное открытие состоялось 8 мая 2010. В ансамбле появился новый элемент — памятный знак в честь городов воинской славы. На время реконструкции Вечный огонь был с воинскими почестями перенесён в Парк Победы на Поклонной горе, а затем возвращён обратно.

Пост Почётного караула у Вечного огня на Могиле Неизвестного Солдата у Кремлёвской стены, известный также как Пост №1, является главным караульным постом России. Он был учреждён в 1924 году, и изначально караульные стояли у Мавзолея В.И. Ленина на Красной площади. Однако в 1993 году пост был упразднён. В 1997 году его восстановили на Могиле Неизвестного Солдата.