برج طغرل در شرق آرامگاه ابن بابویه در شهرری واقع شده است و از آثار به جای مانده از دوره سلجوقیان می باشد. برج طغرل با مساحتی بالغ بر ۴۸ متر مربع و ارتفاعی در حدود ۲۰ متر و با اسکلتی خشتی و آجری به صورت استوانه ای افراشته خودنمائی می‌کند که نمای داخلی آن به صورت استوانه است.
در ضلع شمالی و جنوبی برج دو سردرب با معماری طرح رازی ساخته شده است و تقریبا تا ارتفاع ۴ متری برج دیوارها به صورت توپ تا قطر دیوارهای حدود ۱٫۵ متر تشکیل شده و دیوارهای بالای ارتفاع ۴ متر به صورت تو خالی طراحی شده و وسط آن پلیکانی وجود دارد که درب آن در همان ارتفاع در ضلع شمالی بنا خود نمائی می‌کند که رابطی بین قسمت های تحتانی و فوقانی برج می‌باشد. درب ها و قوس های رازی که فشار فوق العاده ای را تحمل می‌کند و تو خالی بودن دیوارهای فوقانی به استحکام بنا کمک کرده و جنس خشت به کار رفته در برج که از زاج و خاک و سفیده تخم مرغ است بر استحکام آن می‌افزاید.
از ویژگی‌های جالب و منحصر به فرد این برج، کاربرد آن به عنوان یک ساعت آفتابی عظیم است. بدین صورت که ترک های دور تا دور برج به گونه‌ای طراحی شده که با طلوع آفتاب در سمت شرق بنا، کم‌کم یکی از کنگره ها روشن می‌شود و آفتاب به درون آن می‌تابد. با گذشت نیم ساعت از طلوع خورشید، نصف کنگره روشن می‌شود و با گذشت یک ساعت از طلوع خورشید، یک کنگره به طور کامل روشن می‌شود. به همین ترتیب با گذشت دو ساعت دو کنگره و با گذشت سه ساعت سه کنگره روشن می‌شود، تا اینکه لحظه ای فرا می‌رسد که خورشید روی نصف النهار منطقه و در بیشترین ارتفاع خود از افق قرار می‌گیرد. در این هنگام خورشید دقیقا بالای سر در جنوبی برج قرار می‌گیرد، زیرا درب‌های برج کاملا شمالی جنوبی بوده و روی نصف النهار واقع است.
چالش و اختلافات فراوانی میان کارشناسان و مورخان درباره شخصیت مدفون در این بنا وجود دارد. عده ای آن را آرامگاه طغرل بیک سلجوقی می‌دانند و در مجمل التواریخ صفحه ۴۶۵ این گونه آمده است که «سلطان طغرل بیک شهر ری وفات رسید و تربتش آنجا برجاست». مورخ نامی ترکیه، فارق سومر نیز محل دفن طغرل را همین مکان می‌داند.
در کتاب النقض نوشته شده توسط عبدالجلیل رازی در قرن ششم هجری قمری به وجود بنایی باشکوه برای آرامگاه طغرل اشاره شده است و وی در پاسخ به سوال یک فرد از اهل سنت که در کتابش ساخت مقابر توسط شیعیان را سخره نموده بود پس از ضمن برشمردن شباهت این کار با اقدامات انجام گرفته توسط خلیفه اهل سنت در مکه و مدینه می‌نویسد که: «و گر این مصنف به کعبه و مدینه نرسیده است عجب است که گورخانه سلطان کبیر سعید طغرل -رحمه اللّه- بری ندیده است با چندینی زینت و آلت بعد از صد سال با این حال از زمان» که با توجه به موطن عبدالجلیل که در شهرری می‌باشد به نظر می‌رسد نظر او همین شهرری بوده است.
عده ای دیگر از نویسندگان این مکان را محل دفن خلیل سلطان از فرزندان تیمور لنگ و همسر او شاد الملک در قرن پانزدهم می‌دانند. در کتاب جامع ری باستان تالیف حسن کریمیان نیز آمده است که گروهی این بنا را منتسب به فخر الدوله دیلمی می‌دانند.
محمد محیط طباطبایی این بنا را متعلق به ابراهیم خواص می‌دانست و خودش هم پس از مرگ در جوار این برج در سال ۱۳۷۱ به خاک سپرده شد.
برج طغرل برای نخستین بار در سال ۱۳۰۱ هجری قمری و در پایان ۳۵ امین سال پادشاهی ناصرالدین شاه مرمت و بازسازی شد. این مرمت به دستور شاه و به دست وزیرش امین السلطان و توسط ابوالحسن خان معمار باشی انجام گرفت و لوحه ای مرمر بر سردر بنا نصب گردید. این بازسازی بنا را از خطر نابودی نجات داد ولی ظرافت کاری های قدیمی و بقعه کتیبه کوفی آن را از بین برد. بعد از انقلاب ۱۳۵۷ سال ها این بنا متروک بود تا در اوایل دهه هفتاد بار دیگر مورد بازسازی قرار گرفت و به طور جدی در نیمه سال ۱۳۷۷ آغاز و در زمستان ۱۳۷۹ به پایان رسید. در حال حاضر بازسازی بنا به دست منطقه ۲۰ شهرداری تهران در محوطه ای به وسعت ۲ هکتار و به منظور گسترش و ساختن فرهنگسرا، کتابخانه، موزه و رستوران در حال انجام می‌باشد.
این اثر در تاریخ ۱۵ دی ماه ۱۳۱۰ به شماره ۱۴۷ در فهرست آثار ملی به ثبت رسیده است.
