وشهد المسجد فى عهد الدولة السعودية وتحديداً فى عهد الملك عبدالعزيز بن عبدالرحمن آل سعود، أضخم توسعاته ليصبح بذلك ثانى أكبر مسجد مساحة بمنطقة مكة المكرمة بعد المسجد الحرام، بتكلفة بلغت 237 مليون ريال، على طول بلغ 340 متراً من الشرق إلى الغرب، وعرضٍ يقدر بـ 240 متراً من الشمال إلى الجنوب، ومساحة تجاوزت 110 آلاف متر مربع، إلى جانب ساحة مظللة خلف المسجد تقدَّر مساحتها بـ 8000 متر مربع، ليستوعب بعد هذه التوسعة نحو 400 ألف مصلّ، ويظهر بست مآذن، ارتفاع كل مئذنة منها 60 متراً، وله ثلاث قباب وعشرة مداخل رئيسة تحتوى على 64 باباً، وفيه غرفة للإذاعة الخارجية مجهزة لنقل الخطبة وصلاتى الظهر والعصر ليوم عرفة مباشرة بواسطة الأقمار الصناعية.
وأنهت وزارة الشؤون الإسلامية الأعمال الفنية للمسجد من صيانة وتشغيل ونظافة وتزويده بالسجاد الفاخر ومتابعة مشروع تطوير أنظمة التكييف وتنقية الهواء، وصيانة المولدات الكهربائية، والكاميرات لمتابعة تقديم جميع الخدمات وفق أعلى معايير الجودة، مما يضمن أن يؤدى الحجاج نسكهم بكل يسر وطمأنينة.
يذكر أن وزارة الشؤون الإسلامية والدعوة والإرشاد فى المشاعر المقدسة تقوم بمعالجة وتطوير وتحديث أنظمة التكييف وتنقية الهواء فى مسجدى نمرة والخيف بمنطقة المشاعر المقدسة، عبر 60 وحدة تكييف مركزية تنتج هواءً نقيًّا 100%، و 122 مروحة طرد للهواء غير النقى بقدرة تكفى لتغيير الهواء مرتين فى الساعة، و 494 وحدة تكييف منفصل دولابي، أما فى مسجد الخيف فقد ركبت 13 وحدة تكييف مركزية تنتج هواء نقيًّا 100%، و 30 مروحة طرد للهواء غير النقى بقدرة تكفى لتغيير الهواء مرتين فى الساعة، و214 وحدة تكييف منفصل سقفي.
