همچنین ساختمان موزه با الهام از معماری سنتی ایران شکل گرفت.ساختمان موزه دارای گنبدی به ارتفاع
22/5متر است که متاثر از گنبد مقبره دانیال نبی شوش است. بنای موزه دارای یک طبقهاست. این بنا در آغاز دارای چهار تالار برای نمایش مجموعه آثار باستانشناسی، مردمشناسی و هنرهای ملی بود.با شروع جنگ ایران و عراق تصمیم گرفته شد تا برای نجات آثار موزه، مجموعه آثار جمعآوری و به جای امن برده شود. به این ترتیب این آثار از گزند بمبارانها در امان ماند. بعد از پایان جنگ، موزه مدتها در دست مرمت بود. در دوره جدید حیات موزه، آثار به امانت برده شده موزه باردیگر به خانه خود بازگردانده شده است.موزه آبادان دارای یک تالار اصلی و دو تالار جنبی است. تالار اصلی؛ محل نمایش آثاردائمی موزه از جمله آثار به دست آمده از شوش (هزاره اول ق. م) و آثار دوره صفوی و قاجاریاست. آثار مردمشناسی و نیز هنرهای سنتی در این مجموعه قرار دارد. یکی از تالارهای جنبیموزه به تالار نمایشگاههای موقت اختصاص داده شدهاست و تالار جنبی دیگر را کتابخانه وسالن اجتماعات تشکیل میدهد.
برخی از آثار موزه عبارتند از: بتهای مفرغی، سرگرزهها، دهانههای اسب، مجسمهحیوانات (ایلام و لرستان) و ظرف کروی لولهدار خاکستری رنگ ساخته شده به شیوه چرخساز، نیم تنه یک زن ساخته شده از سفال به رنگ آجری، تنگ لولهدار با کف ساده ساخته شده بهشیوه چرخساز که از شوش به دست آمدهاست و...