Das Gebäude ist stark geprägt von antiker griechischer Architektur inspiriert und um einen Innenhof, in dem der Künstler begraben liegt, gebaut. Es ist besonders bemerkenswert für die einzigartige Verwendung von Farben im Innen- wie im Außenbereich. Jedes Zimmer verfügt über eine einmalige Deckendeko im grotesken Stil. Die Außenseite ist mit einem Fries geschmückt, der Thorvaldsens Heimkehr aus Rom darstellt. Dargestellt sind die Menschenmenge, die den Bildhauer feiert, das entladen seiner Arbeiten von der Fregatte Rota und die Überführung der Arbeiten ins Museum.