Das eingestellte Haus wächst über vier Stützen auf einem quadratischen Grundriss von fünf mal fünf Metern empor, die das Zentrum des im Untergeschoss liegenden Auditoriums markieren. Dieser Vierstützentypus verdichtet sich in den darüber liegenden Geschossen mehr und mehr zur tatsächlichen Architektur. Aus den Stützen entstehen Wände mit Fenster- und Türöffnungen, im dritten Obergeschoss schließt das Haus dann mit einem Satteldach ab.

Das Museumsgebäude wird an den Grundstücksgrenzen von einer ringsum laufenden Mauer aus roten Sandsteinquadern eingefasst. Zur Straße öffnet sich das Haus mit einer Loggia. Die große Ausstellungshalle im Erdgeschoss, die einen Teil des ehemaligen Gartenareals der Villa einnimmt, umschließt in ihrer Mitte einen quadratischen Innenhof. Überspannt wird sie von einem flachen Tonnendach.

Im gesamten Gebäude ist das quadratische Grundraster wiederzufinden — in den Intervallen der Pfeiler, im Fußbodenmuster, sogar in der Gestaltung der Stühle im Auditorium. Im ersten Obergeschoss des Museums — nun wieder innerhalb der historischen Villa — befindet sich ein weiterer Raum für Wechselausstellungen, der von Stützen in drei Schiff e geteilt wird. Seitlich der vier Pfeiler, die das „Haus im Haus“ tragen, wird der Blick des Besuchers über einen Luftraum nach oben gelenkt. Hier wird die Transformation des Vierstützentypus zum vollständigen Haus in den beiden folgenden Geschossen eindrucksvoll erkennbar. Durch fest eingebaute Modellpanoramen ist in der von Heinrich Klotz konzipierten Dauerausstellung im zweiten Obergeschoss ein ringsum laufender Gang durch die Architekturgeschichte entstanden. Unter dem großflächigen Oberlicht im Dachgeschoss der Villa befindet sich eine weitere Wechselausstellungsfläche mit dem vollständigen „Haus im Haus“ im Zentrum.

Um den Kern des Gebäudes — mit Auditorium und Galerie im Erdgeschoss sowie den Ausstellungsflächen im ersten, zweiten und dritten Obergeschoss — legt sich eine weitere Raumschale. In diesem Bereich zwischen dem Einbau und der Außenwand des Altbaus sind neben Büroräumen die beiden Treppenhäuser und der Aufzug untergebracht. Jährlich kommen viele, vor allem internationale Besucher, nicht nur um die Ausstellungen zu besuchen, sondern auch um das Gebäude kennen zu lernen. Das DAM veranschaulicht in einzigartiger Weise das von Heinrich Klotz proklamierte, leitende Grundprinzip der postmodernen Architektur: Die Gestalt des Bauwerks verbindet sich bewusst mit einem Inhalt, der zum Erzählstoff wird.

Neben zahlreichen Ausstellungskatalogen veröffentlicht das DAM seit über zwanzig Jahren das Deutsche Architektur Jahrbuch. Es stellt die besten Bauten des Jahres und den Gewinner des DAM Preises vor, die parallel in einer Ausstellung präsentiert werden.

Weiterhin ist das Museum beteiligt am Internationalen Hochhaus Preis, dem Preis der Europäischen Union für zeitgenössische Architektur, dem European Prize for Urban Public Space sowie dem Europäischen Architekturfotografie-Preis. Das DAM ist ein zunehmend international vernetzter Partner — die Zusammenarbeit mit Institutionen im Ausland wird stets intensiviert und spiegelt sich in gemeinsamen Ausstellungen wieder. Das Museum ist Mitglied in der International Confederation of Architectural Museums (ICAM), deren Kongress 2012 erstmalig in Deutschland stattfand.

Die von Heinrich Klotz begründete Architektursammlung des DAM bietet anhand von Zeichnungen und Modellen nicht nur zukünftigen Generationen einen Überblick über die Architektur in Deutschland seit Beginn des 20. Jahrhunderts, sie ist auch ein wichtiger Fundus für Forschungen und Ausstellungen.

Da sich die gebaute Umwelt nicht immer von allein erklärt, nimmt die Architekturvermittlung im DAM eine wichtige Rolle ein. Das museumspädagogische Programm bietet Kindern, Schülern und Erwachsenen auf spielerische und praktische Art und Weise Zugang zu Architekturthemen.