В доме, где был открыт музей, с 1916 по 1968 гг. жил выдающийся химик-органик, основоположник химии фосфорорганических соединений академик Александр Ерминингельдович Арбузов (1877-1968) и до 1955 г. жила семья его старшего сына — известного ученого-химика академика Бориса Александровича Арбузова (1903-1991).
Уникальность музея заключается в подлинности бытовой обстановки, сохраненной в неизменном виде со времени пребывания в доме семьи Арбузовых. Мебель, библиотека, картины, написанные А.Е .Арбузовым, фотографии, переписка ученых с родственниками, коллегами и т.п., рукописи научных статей и выступлений, подлинные документы дают представление о времени, в котором жила семья Арбузовых, и помогают представить биографии замечательных людей в атмосфере их домашней обстановки. Для осмотра предназначены мемориальные комнаты (гостиная, столовая, кабинет Б.А. Арбузова, кухня, спальня), а также веранда, декоративный садик и комната, где размещена дополнительная экспозиция, разделы которой посвящены жизни и деятельности А.Е. и Б.А. Арбузовых.
Коллекция музея сформирована по персоналиям: А.Е. Арбузов, старший сын Б.А. Арбузов, младший сын Ю.А. Арбузов, дочь И.А. Арбузова, К.Л. Мюфке, известный архитектор, и другие ближайшие родственники и ученые. Особый интерес у посетителей вызывают сами личности академиков Арбузовых, их человеческие качества и привычки, литературные и музыкальные интересы, увлечения. Интересна также тема взаимоотношений с ближайшими родственниками и семейных традиций.
Отдельно представлен раздел «Казань — колыбель русской органической химии», где отражена преемственность традиций, начиная с основателей научного направления Зинина и Клауса, до наших дней.
Здание, в котором находится музей, приблизительно 1913 года постройки. Представляет собой образец городской усадьбы в стиле русской эклектики, или модерна. Не перестраивалось, сохранились полностью все архитектурные детали, внутренняя планировка и отделка помещений. До революции дом принадлежал М.Д. Алексеевой (племяннице знаменитого русского художника И.И. Шишкина)
