郭沫若故居博物馆是在依托郭沫若旧居的基础上建立的。郭沫若故居属典型的三重四合院布局的民居，纵向连结穿斗式木结构建筑。故居两侧由防火墙环护，主要入口设在两侧厢房。
临街正房为5柱四穿，面阔4柱三间12.37米，进深四间7.8米，通高5.7米，由展室组成；左右厢房对称长40.3米，宽3.67米，通高4.7米。由郭沫若诞生室、父母居室、张琼华居室等展室组成；绥山山馆为5柱三穿，面阔三间13.25米，进深四间6.9米，通高5.3米，由展室组成。
