آمده است از اواخر دوره تیموری، علم یا پرچم در آستان قدس رضوی وجود داشته که هنگام استقبال از امرا و پادشاهان و یا تسلیم شهر به مهاجمان بیرون می‌آورده‌اند .فضل الله بن روزبهان خنجی در نقل حوادث ایام حمله ازبک‌ها به خراسان و آمدن شیبک خان در سال ۹۱۵ ق به حرم مطهر رضوی گفته نقبا، سادات و خدام در کوشش برای جلب توجه خان ازبک، عَلَمی سبز با عصا و شمشیر مرصع به او پیشکش کردند و گفتند: «این علم و شمشیر حضرت امام است». 
پس از انقلاب اسلامی، عبارت لااله‌الاالله که در قالب گنبد و گلدسته طراحی شده، به‌عنوان نشان آستان قدس در مرکز پرچم نقش بسته و بر حاشیه آن نیز نام مبارک «حضرت رضا(ع)» به تکرار با رنگ زرد دوردوزی شده است. 
این پرچم همواره به جز ایام سوگواری بالای گنبد طلا در اهتزاز است و فقط در ایام عزاداری‌های محرم و شهادت ائمه اطهار(ع) با پرچم مخمل سیاه‌رنگ که همان نشان و حاشیه، با ساتن سبز زیتونی روی آن گلدوزی شده، تعویض می‌شود. در این آیین، مدت برافراشتگی پرچم سیاه به‌جای پرچم سبز بر اساس تقویم شیعه است، مثلاً در ایام محرم و صفر از شب اول محرم پرچم سیاه افراشته می‌شود و در سراسر ماه‌های محرم و صفر تا پایان روز سوم ربیع‌الاول که سومین روز شهادت «امام رضا(ع)» است در اهتزاز است. در هر یک از سه ورودی نواب، شیرازی و طبرسی، هشت پرچم، همانند پرچم بالای گنبد مطهر طراحی و برافراشته شده که نشان‌دهنده مقام امام رضا(ع) به‌عنوان هشتمین امام شیعیان است. این پرچم‌ها نیز در روز‌های عزاداری با پرچم‌های سیاه تعویض می‌شوند. امروزه تهیه و تعویض پرچم برعهده اداره انتظامات حرم مطهر است.