Edificata dal 1540 al 1548, su fondazione e struttura di base già esistenti, è costituita da tre piani: il piano terra, il seminterrato con volte ribassate costituito da più ambienti e l'appartamento signorile al primo piano probabilmente destinato alla servitù, oggi adibito a depositi e laboratorio della soprintendenza.
In origine la facciata doveva essere più stretta e presentare due file di quattro finestre ed un portale, quello col bugnato, mentre le altre aperture devono essere aggiunte più tarde.

L'attuale scala di accesso al piano nobile dovrebbe essere originale e ideata dallo stesso Vasari che aveva decorato personalmente il salone detto del Camino con soffitto a cassettoni dipinto, un piccolo corridoio detto Cerere con volta a botte dipinta una stanza detta delle Muse e un'altra detta della Fama, entrambe con dipinti murali sul soffitto voltato.
L'appartamento era costituito poi da un piccolo ambiente con pavimento in maioliche cinquecentesco forse adibito a Cappella e da una cucina, oggi con affreschi del pittore ottocentesco Raimondo Zaballi.
Attorno alla casa si estendevano orti cui Vasari era molto orgoglioso. Attualmente l'appezzamento di terreno risulta ridotto e trasformato in giardino con la consueta struttura geometrica centralizzata tipica di tanti spazi verdi annessi a palazzi signorili del centro storico aretino.

Il Museo di Casa Vasari è situato nell'abitazione aretina dell'artista che l'acquistò nel 1540 ancora in costruzione e intervenne personalmente durante i lavori dal 1540 al 1548, provvedendo a decorarla di affreschi e a curarne poi l'arredamento.
Dalla morte degli ultimi Vasari (1687), dopo alterne vicende e vari passaggi di proprietà, fu acquisita nel 1911 dallo Stato che istituì il Museo e l'Archivio vasariano. Oggetto di attenti restauri, la casa è stata riaperta al pubblico e nuovamente inaugurata nel 1955.
Oltre agli affreschi e ai dipinti del Vasari, databili fra il 1542 e il 1548, raccoglie un gruppo di opere del Cinquecento toscano che documentano l'ambiente nel quale l'artista visse e operò. Sono esposti inoltre un modello ligneo del palazzo delle Logge progettato dal Vasari e una terracotta invetriata di Andrea Sansovino.
L'Archivio vasariano conserva documenti di alto valore storico, tra i quali sono lettere autografe di Michelangelo, Pio V, Cosimo I e Francesco I de' Medici.