东华三院文物馆的布局对称，中间为大堂，两侧是偏厅。文物馆属传统的梁柱建筑结构，结构柱以木建造，竖立在具雕饰的花岗石柱座上。墙身以青砖筑砌，砖缝非常幼细。整幢文物馆坐落于花岗石平台之上，前面有花岗石梯级。
中式建筑
文物馆的建筑优美，糅合中西建筑的精髓。她古色古香的外貌，加上红砖绿瓦、门前的千步廊、人字顶、馆内的祠堂布局，以及从建筑物正面看到的中式装饰等，充份展现了中国传统的建筑特色。
檐板上的花卉和吉祥图案，及外廊的桁架和驼峰均是精致的木刻。入口大门门板以镀金花卉雕刻作装饰，红色窗框上以格子和花纹图案点缀。
金字屋顶铺有綠色琉璃瓦，屋脊始于1991年重建而成，当时仿照1910年原有的屋脊设计建造，中央饰有一颗宝珠，兩端有一对置于几何纹饰上的鳌鱼。屋脊上亦刻有制造该琉璃屋脊的石湾工厂名称和重建年份。
西式建筑
西方影响可見于建筑物多处地方，包括使用小圆窗和連拱顶石的弓形拱窗。由大堂通往展览厅的四道拱门设有西式的楣窗、馆内的拱门、阁楼及办公室的窗框、后门外墙等均充份发挥二十世纪初流行的西式建筑特色。
