مسجد و مدرسه خان مروی را حاج محمدحسین خان ملقب به فخرالدوله ملقب به فخرالدوله والی مرو در زمان سلطنت فتحعلی شاده بنا کردم به همین دلیل این مدرسه را خان مروی نامیده‌اند. این مدرسه به نام فخریه نیز مشهور است.

این مجموعه شامل مسجد با صحن بزرگ، حجره‌ها و طاق‌نماهای اطراف صحن است. در سمت شمال صحن، ایوان بزرگ و مدرسه قرار دارد.

بنا دارای تزئینات کاشی‌کاری و کتیبه‌هایی حاوی اشعال عالمانه است.

نام فتحعلی شاه و فخرالدوله در این کتیبه آمده است. تاریخ بنا در کتیبه، سال 1231 هجری قمری را نشان می‌دهد.

فخرالدوله حاکم مرو در سال 1240 هجری قمری در تهران مدرسه‌ای ساخت و برای اداره آن موقوفات بسیاری را وقف کرد و چون به خان مروی معروف بود این مدرسه نیز به مدرسه مروی شهرت یافت.

فخرالدوله کتابخانه‌ای برای مدرسه فراهم آورده که هم‌اکنون نیز پابرجاست و بیش از 2 هزار جلد کتاب خطی دارد.

در میان کتاب‌های کتابخانه مدرسه خان مروی نسخه‌های نفیس و نادر بسیار از جمله نسخه‌ای از خمسه نظامی که مجالسی از نقاشی اثر قلم استاد کمال‌ادین بهزاد وجود دارد و از نفاسیل جهان به شمار می‌رود.