وقد صممت أعمال الزخرفة بالتوسعة بحيث تحقق التناسق مع نظيرتها بالتوسعة السعودية الأولى، وذلك لإبراز الجانب الجمالي في الفن المعماري الإسلامي، ويشمل ذلك أعمال الحلي والزخارف والكرانيش لتجميع الحوائط والكمرات والكينارات والمآذن وأعمال الحديد المشغول كالمشربيات والشبابيك والدربزينات والأبواب وتيجان الأعمدة وأعمال النجارة للأبواب والشبابيك والمشربيات وأعمال التكسية بالرخام والحجر الصناعي للمداخل والواجهات الخارجية والأعمدة الداخلية.
وتشمل الإنارة ومكبرات الصوت ونظام التحكم الأوتوماتيكي، وأجهزة التحكم المتعددة والتمديدات والكابلات والمحولات ولوحات المفاتيح وتركيبات الإنارة وشبكات التوزيع ونظام الكشف عن الحريق بالدور السفلي للبدروم ومصدر التغذية بالطاقة في الحالات الطارئة بالإضافة إلى نظام تلفزيوني ذي دوائر مغلقة يغطي جميع أجزاء المسجد والساحات الخارجية.
وبناءً على التوجيه السامي الكريم بدراسة تكييف مبنى التوسعة تم تصميم نظام لتلطيف الهواء يحافظ على الناحية الجمالية والمعمارية للمسجد يتم بموجبه إدخال فتحات خاصة ضمن تصميم قواعد الأعمدة لدفع الهواء البارد إلى المبنى من خلالها، ومن ثم كسوة قواعد الأعمدة بالرخام.
ومن الجدير بالذكر أن مشروع تلطيف الهواء هذا يعتبر أكبر مشروع من نوعه في العالم. ولتأمين الهواء ضمن الحرم النبوي الشريف بطريقة المياه الباردة تم إنشاء محطة تكييف على موقع مساحة ٧٠.٠٠٠٠ متر مربع وبإبعاد ٣٥٠ في ٢٠٠ متر وروعي في إقامة هذه المحطة خارج منطقة الحرم إبعاد الضوضاء عن المسجد، وتخفيض التكلفة المرتفعة لنزع الملكية وسهولة إجراء عمليات الصيانة والتشغيل في الموقع الذي تم اختياره.