Дом-музей расположен в здании, которое было построено в 1971 году специально для музея на том самом месте, где стоял дом Гагариных в период с 1933 по 1947 годы и по тем же размерам.
В интерьере дома воспроизведена обстановка крестьянского жилища Смоленщины 1930-х годов, окружавшая маленького Юру в раннем детстве.

Во дворе дома располагаются хозпостройки и колодец.
За домом-музеем восстановлена землянка, в которой жила семья Гагариных полтора года немецкой оккупации.
Внутри землянки воссоздана обстановка на период оккупации - с октября 1941 года по март 1943 года.

Яркой особенностью посещения дома-музея является дегустация воды из Гагаринского колодца, ставшая своеобразным ритуалом для не летавших космонавтов.