Музеят се намира в къщата на твореца в Казанлък, която е обявена за музей през 1968 година и за архитектурен паметник на културата от национално значение. След изграждане на допълнителна сграда, музейният комплекс е открит през 1979 година и включва дома на Чудомир и художествено-документална експозиция, която е разположена в три зали, както и модерно фондохранилище и конферентна зала с мултимедийно оборудване.
В музея съхраняват повече от 15 хиляди оригинални ръкописи, рисунки, скици, писма, книги и лични вещи на Чудомир и неговата съпруга художничката Мара Чорбаджийска.