Здание музея построено в 1907-1908 гг. Оно асимметрично, обращено фасадом к Волге. По элементам архитектуры эклектично. С готическими окнами второго этажа соседствуют окна в стиле модерн первого этажа. Кирпичные, неоштукатуренные стены и наличники окон четвёртого этажа башни приближают здание к «фабричному стилю». Глядя на здание музея с Волги, несложно увидеть в нём сходство с западноевропейским замком.
В 1932 году здание было приспособлено под ремесленное училище. С 1986 года здесь размещается Заволжский музей. В 2007 году музей получил статус муниципального учреждения культуры. В 2014 году в музее открыта новая экспозиция, посвященная астроному Ф. А. Бредихину.
