აბრეშუმის მუზეუმის შენობის არქიტექტურული პროექტისა და საგამოფენო ავეჯის დიზაინის ავტორია პოლონური წარმოშობის თბილისელი არქიტექტორი ალექსანდრე შიმკევიჩი. ნაგებობა აშენებულია 1890-1892 წლებში, როგორც კავკასიის მეაბრეშუმეობის სადგურის მთავარი შენობა, სადაც აბრეშუმის მუზეუმთან ერთად განლაგებული იყო ბიბლიოთეკა, მეაბრეშუმეობის სამეცნიერო ლაბორატორიები და ადმინისტრაცია. როგორც მუზეუმმა, ასევე ბიბლიოთეკამ, უცვლელად მოაღწია ჩვენს დრომდე.
სტილისტური თვალსაზრისით ეკლექტური შენობა წითელი აგურითაა ნაგები. აგურითვეა გამოყვანილი კარნიზები და კედლის რელიეფური დეკორი. სიმეტრიული შენობის მთავარი შესასვლელი აქცენტირებულია პორტიკით, რომელიც გარდამავალ სივრცეს ქმნის შენობასა და ბაღს შორის. ფასადების საერთო აღქმისთვის გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ფანჯრებს, რომელთა ფორმები პირველ და მეორე სართულზე ერთმანეთისგან განსხვავდება. თავდაპირველად ფასადის ელემენტები მდიდრულად იყო მორთული გეომეტრიული ორნამენტებით, რომლებიც დღეს დაკარგულია.
აღსანიშნავია ინტერიერის არქიტექტურული მორთულობა, რომელიც კლასიკურ ორნამენტთან ერთად, აბრეშუმის თემასთან დაკავშირებულ ნაძერწ ელემენტებსაც შეიცავს - ცენტრალური ვესტიბიულისა და კიბის უჯრედის კედლების, თაღების, პილასტრებისა და კაპიტელების დეკორს გამოძერწილი თუთის ფოთლები, აბრეშუმის ჭია, პარკი, ჭუპრი და პეპელა შეადგენს. ეს კიდევ ერთხელ უსვამს ხაზს შენობის კონკრეტულ დანიშნულებას და განასხვავებს მას სხვა თანადროული მუზეუმებისაგან. აბრეშუმის მუზეუმის შენობა და აქ დაცული კოლექციები უნიკალური, ერთიანი და განუყოფელი საგანძურია. აბრეშუმის მუზეუმს საქართველოს კულტურული მემკვიდრეობის უძრავი ძეგლის სტატუსი 1986-1988 და 2007 წელს აქვს მინიჭებული.
ოცდამეერთე საუკუნის დასაწყისისთვის გრუნტის წყლების, დაზიანებული დრენაჟის სისტემის, მიწისძვრებისა და ბევრ სხვა მიზეზთა გამო შენობა მძიმე მდგომარეობაში იყო, საჭიროებდა სასწრაფო რეაგირებას. 2015 წელს მიღებული გადაწყვეტილების თანახმად შედგენილი სარეაბილიტაციო სამუშაოების პროექტის განხორციელება 2020 წელს დაიწყო და ოთხ წელს გაგრძელდა. ჩატარებული სამუშაოების შედეგად მოხდა შენობის სტატიკური გამაგრება, დრენაჟის სისტემის მოწყობა და ტექნიკური ინფრასტრუქტურის სრული განახლება. თანამედროვე მოთხოვნების შესაბამისად, მუზეუმს დაემატა სსმ პირთა ლიფტი და კავშირი სარდაფის სართულთან, რისთვისაც საჭირო გახდა უკანა ფასადზე ახალი ნაწილის მიშენება. მუზეუმს ასევე დაემატა აქამდე გამოუყენებელი ნახევარსარდაფი. ნაწილობრივ შესაძლებელი გახდა პირვანდელი გეგმარების აღდგენა, რამდენიმე ადგილას, როგორც ფასადზე, ასევე ინტერიერებში, აღნმოჩენილი კედლისა და ჭერის მხატვრობის კონსერვაცია და რესტავრაცია. სარესტავრაციო სამუშაოები შეეხო ავთენტურ კარ-ფანჯარასა და შიმკევიჩისეულ სამგამოფენო ავეჯსაც. მთლიანად განახლდა ბაღისა და ეზოს ლანდშაფტის არქიტეტურა არსებული ნარგავების შენარჩუნებით.
რაბილიტაციის პროექტის ავტორია არქიტექტორი ნინო ჩაჩხიანი. პროექტი დაიგეგმა და განხორციელდა თბილისის განვითარების ფონდის დაკვეთით. სარეაბილიტაციო სამუშაოები დააფინანსა ქალაქ თბილისის მერიამ ფრანგული საერთაშორისო ორგანიზაცია “AIMF”-ის (მთლიანად ან ნაწილობრივ ფრანკოფონი დედაქალაქებისა და მეტროპოლიების მერებისა და ხელმძღვანელთა საერთაშორისო ასოციაცია) თანადაფინანსებით.