Здание составляет часть архитектурного ансамбля университетского двора. Строительство его было закончено в 1837 году по проекту архитектора М.П. Коринфского и предназначалось для физической (второй этаж) и химической (первый этаж) лабораторий университета.
Это была первая настоящая химическая лаборатория Казанского университета, и именно здесь началось развитие органической химии в России. Создание музея относится к 1863 году, когда А.М.Бутлеров назначил первого хранителя музея - фармацевта А.И.Ломана, прослужившего в нем более двадцати лет.
По ступенькам высокой лестницы поднимаемся на первый этаж и через вестибюль попадаем в полукруглую Бутлеровскую аудиторию. Три сектора деревянных столов с лавками из четырёх рядов каждый, большой полукруглый стол с каменной столешницей и водяными кранами по обеим сторонам, вытяжной шкаф, старинная доска...
Бюсты Н.Зинина и А.Бутлерова, установленные в аудитории по решению Совета университета в начале XXв. Мы видим практически полностью сохранённый интерьер XIX столетия.
В красивых старинных шкафах здесь хранится химическая литература, изданная в XIX веке, начиная с 1823 года - журналы, книги на немецком и французском языках.
Первый химический журнал на русском языке начал издаваться в 1869 году в Санкт-Петербурге при непосредственном участии Зинина и Бутлерова - это журнал Русского физико-химического общества. Все номера журнала с первого номера и по сегодняшний день хранятся в библиотеке.
Мемориальная химическая лаборатория ХIХ в., которую красочно описал В.В. Марковников в своих воспоминаниях о А.М. Бутлерове – сводчатый потолок, два химических стола на четыре рабочих места, три вытяжных шкафа. Здесь в первоначальном виде полностью сохранен один из вытяжных шкафов: в нем под поверхностью настоящая печная полка с чугунной изразцовой дверцей и поддувалом, в стене дымоход с двумя заглушками – так в прошлом при отсутствии электрической приточно-вытяжной вентиляции создавали естественную вентиляцию в лаборатории.
"Святая святых" музея - комната хранения музейных экспонатов. Шесть красивых застеклённых шкафов с орнаментом из полированного цельного красного дерева были изготовлены по чертежам Клауса.
При Клаусе было заведено правило помещать в шкаф для хранения все впервые синтезируемые вещества, и эта традиция продолжалась вплоть до середины XX века. Сейчас в трёх шкафах хранится свыше пятисот наименований препаратов, впервые полученных основателями Казанской химической школы и их учениками.
Мемориальный кабинет с мебелью XIX в.: книжные шкафы в «готическом стиле», двухтумбовый письменный стол, кресла, обитые кожей. Украшением кабинета служит ажурная трехрожковая люстра. Краники на ней – свидетельства того, она была газовой.
На цокольном этаже здания в 1861 г. по проекту А.М. Булерова был открыт небольшой газовый заводик, по чертежам парижской лаборатории химика Ш.А. Вюрца. Газ использовался для освещения зданий университета и в химических опытах.
