อาคารก่ออิฐฉาบปูนเรียบ 3 ชั้น ทาสีเหลืองอ่อน รูปแบบสถาปัตยกรรมแบบนีโอคลาสสิก มีผังรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและรูปด้านอาคารแบบสมมาตร (Symmetrical plan) ผังเป็นรูปตัวอี (E) ไม่ซับซ้อน โดยออกแบบให้มีระเบียงในส่วนด้านหน้าของอาคารทุกชั้น และจัดให้มีโถงบันไดหลักตรงกลางอาคาร มีบันไดรองและห้องน้ำอยู่ที่ปีกอาคารทั้งสองฝั่ง

      ผังอาคารแบบสมมาตร มี 3 มุข โดยที่มุขกลางเป็นโถงทางเข้าหลัก มีที่เทียบรถยนต์ และโถงบันได มุขกลางเป็นพื้นที่ ศูนย์รวมเส้นทางสัญจรทั้งทางตั้งและทางราบ บันไดหลักของอาคารหลังนี้ออกแบบเป็นพิเศษ คือมีบันไดทอดแยกสองข้าง วนไปรอบผนังโถงบันได แล้ววนกลับมาที่ระเบียงทางเดินชั้นถัดไป ส่วนพื้นที่สัญจรเป็นทางเดินแบบชิดริมอาคารด้านหน้าเพียงด้านเดียว (single-load corridor) รูปด้านอาคารด้านหน้าและด้านหลังจึงมีแนวทางในการออกแบบที่ต่างกันอย่างสิ้นเชิง

      ผังพื้นออกแบบเป็นระบบประสานพิกัด (modular system) แต่ละชั้นประกอบด้วยห้องเพียง 2 ขนาด ไม่มีเสากลางห้อง ประกอบกับโครงสร้างช่วงกว้างที่สามารถแบ่งพื้นที่ในแต่ละห้องได้อย่างมีอิสระ ระบบประสานพิกัดดังกล่าวมีผลต่อเนื่องไปถึงการวางช่องเปิดประตูหน้าต่างทั้งอาคารด้วย เช่น ห้องขนาดใหญ่มีช่องเปิดด้านกว้าง 3 ช่อง ด้านยาว 5 ช่อง ขณะที่ห้องขนาดเล็กมีช่องเปิดด้านกว้าง 2 ช่อง ด้านยาว 3 ช่อง ช่องเปิดประตูหน้าต่างเหล่านี้วางตรงกันทั้งอาคาร ทำให้สามารถระบายลมได้เต็มที่ และทำให้รูปลักษณ์อาคารทั้งภายในและภายนอกมีความสอดคล้องเป็นจังหวะเดียวกัน

      ชั้นล่างเป็นที่ทำงานข้าราชการทั่วไปและหน่วยงานที่มีบุคคลภายนอกมาติดต่อ ออกแบบให้ดู ค่อนข้างทึบ ฉาบปูนเซาะร่องให้ดูขรุขระเหมือนฐานก่อด้วยหิน (rusticated base) ทำช่องเปิดประตูหน้าต่างทั้งหมดเป็นช่องเปิดสี่เหลี่ยมเรียบ ผนังระหว่างช่องเปิดฉาบปูนเซาะร่องเป็นเส้นทางนอนตลอดความยาวอาคาร ทำให้ดูหนักแน่น มั่นคง

      ชั้นที่ 2 เป็นห้องทำงานของเสนาบดีและผู้บริหาร ออกแบบกรอบหน้าต่างเป็นซุ้มโค้ง (arch) ตกแต่งตอนล่างด้วยราวกันตกมีลูกมะหวด ทำให้ชั้น 2 ดูเป็นชั้นประธานของอาคาร
      ชั้นที่ 3 เป็นห้องทำงานผู้บริหาร โดยเฉพาะที่ปรึกษากระทรวงพาณิชย์ ทำช่องเปิดหน้าต่างเป็นสี่เหลี่ยมเรียบ ๆ (attic windows) รูปด้านหลังและด้านข้าง

      สำหรับด้านหลังอาคารกระทรวงพาณิชย์ คือด้านทิศตะวันตกเฉียงใต้ อันเป็นด้านที่ประกอบด้วยห้องทำงานทั้ง 3 ชั้น เป็นด้านที่เฉพาะข้าราชการในกระทรวงพาณิชย์จะได้เห็น เพราะเป็นด้านที่หันหลังให้กับศาลาแยกธาตุ สถาปนิกออกแบบรูปด้านอาคารที่ต่างไปจากด้านหน้าอย่างสิ้นเชิง รูปด้านหน้าตามแบบแผนสถาปัตยกรรมคลาสสิก หรือการสร้างความรู้สึกมหึมา สง่าผ่าเผย แต่รูปด้านหลังออกแบบให้ลดทอนลงมา กล่าวคือมีมุขกลางมุขเดียว ช่องเปิดหน้าต่างชั้นล่างและชั้นที่ 2 เป็นหน้าต่างสี่เหลี่ยมเรียบ ๆ แบบและขนาดเดียวกันทั้งหมด ส่วนชั้นที่ 3 ทำหน้าต่างเป็นชุด 3 ช่องแบบเดียวกันหมดทั้งชั้น ยังคงคาดคิ้วบัวตามแนวคาน (entablature) ที่ระหว่างชั้นล่างกับชั้นที่ 2 และการทำบัว (cornice) ที่ชายคาของอาคาร ต่อเนื่องมาจากรูปด้านหน้า

      สำหรับด้านข้างอาคารซึ่งมีความกว้าง 5 ช่วงเสานั้น ออกแบบให้แบ่งเป็นรูปด้านต่อเนื่องมาจาก ด้านหน้า 2 ช่วงเสา แล้วเปลี่ยนเป็นรูปแบบของรูปด้านหลังไปอีก 3 ช่วงเสา แม้จะมีองค์ประกอบต่างกัน กล่าวคือ ด้านหน้ามีเสาเก็จสูง 2 ชั้น เส้นเซาะร่องทางนอนที่ชั้นล่าง และการตกแต่งกรอบช่องเปิดมากมาย แตกต่างกับด้านหลังซึ่งมีเพียงแผงกันสาดเป็นแถบทางนอน และช่องหน้าต่างเรียบ ๆ เท่านั้น แต่ด้วยการกำหนดระยะอย่างเป็นระเบียบ การคาดเส้นคิ้วบัวที่ต่อเนื่องกัน การออกแบบรูปด้านข้างเช่นนี้ชี้ให้เห็นว่าผู้ออกแบบเน้นการรับรู้รูปทรงอาคารเป็น3มิติ จึงทำรูปด้านให้เลี้ยวต่อเนื่องอ้อมมุมอาคารไปทั้ง 4 มุม เพราะลักษณะการวางรูปทรงอาคารเป็นมุมทแยงกับถนน ทำให้คนที่สัญจรมาทางถนนสนามไชยหรือถนนมหาราชมองเห็นมุมอาคารมากกว่าจะเห็นเป็นรูปด้านข้างแบบหน้าตรง

      เช่นเดียวกับรูปลักษณ์ภายนอก อาคารกระทรวงพาณิชย์มีการตกแต่งภายในที่สะท้อนถึงวิธีคิดที่เป็นระบบ แยกอาคารเป็นส่วนพื้นที่ทำงานเป็นสัดเป็นส่วน ได้รับแสงธรรมชาติ และมีการระบายอากาศที่ดี การตกแต่งภายในส่วนพื้นที่ทำงานจึงน้อย พื้นห้องทั้งหมดเป็นพื้นไม้เข้าลิ้น ผนังอาคารฉาบปูนเรียบทาสี บานประตูหน้าต่างไม้สัก ตอนบนทำเกล็ดไม้ระบายอากาศเรียบ ๆ ไม่มีลวดลายเครื่องตกแต่งใด ๆ ฝ้าเพดานมีทั้งฝ้าเพดานคอนกรีตเสริมเหล็กสำเร็จรูปวางบนคานคอนกรีตเสริมเหล็กหรือฝ้าเพดานไม้ ซึ่งมีทั้งชนิดโชว์กระทงฝ้าแบบช่องลูกฟัก (coffered ceiling) และชนิดฝ้าเพดานไม้เข้าลิ้น เป็นมาตรฐานเดียวกันทั้งอาคาร

      สำหรับพื้นที่ในการสัญจร คือโถงทางเข้า โถงบันได และระเบียงทางเดินนั้น เป็นส่วนที่ได้รับการออกแบบมากเป็นพิเศษ โดยมุขกลางทั้งมุขนั้นภายในใช้เป็นโถงบันไดหลัก เป็นห้องรูปสี่เหลี่ยมสูง 3 ชั้น ผนัง 3 ด้านมีช่องหน้าต่าง นำแสงสว่างเข้ามาภายใน บันไดทอดจากชั้นล่างขึ้นไปถึงชั้นที่ 3 โดยฝากโครงสร้างแม่บันไดเหล็กไว้กับผนัง บันไดจึงเสมือนกับว่าลอยอยู่ได้โดยไม่ต้องมีเสารับ ผนังด้านที่ 4 คือด้านที่เชื่อมต่อกับพื้นที่ทำงาน เป็นส่วนที่มีการตกแต่งภายในมากที่สุดในอาคาร โดยออกแบบเป็น 3 ช่วงเสา แต่ละช่วงเสามีเสาคู่รองรับโครงสร้างพื้น ช่วงเสากลางเป็นทางเข้าไปสู่พื้นที่ทำงาน ส่วนช่วงเสาที่กระหนาบอยู่ 2 ข้างทำราวลูกมะหวดกั้น สถาปนิกกำหนดแบบแผน (order) ของเสาคู่แต่ละชั้นให้แตกต่างกัน กล่าวคือ

    ชั้นล่างเป็นเสากลม
หัวเสากลมแบบทัสกัน (Tuscan) รองรับแนวคาน

    ชั้นที่ 2 ทำเสากลมแบบไอโอนิกของสกามอซซิ (Scamozzi capitals) รองรับท่อนคานสั้น ๆ ที่รับโค้ง (arch) 3 ช่วงอีกทีหนึ่ง

      ชั้นที่ 3 ทำเสาคู่แบบเสาสี่เหลี่ยม ฐานสอบยอดผาย คล้ายเสาโอบิลิสก์ (Obelisk) กลับหัว ซึ่งเป็นรูปแบบเสาแบบหนึ่งในสถาปัตยกรรมบาโรก (Baroque architecture) การออกแบบที่ซับซ้อนนี้สะท้อนถึงลักษณะการใช้งาน ตลอดจนความสูงของพื้นที่ใช้สอยแต่ละชั้นที่แตกต่างกัน

      แนวความคิดด้านคุณค่าทางสถาปัตยกรรม การอนุรักษ์มุ่งรื้อฟื้นสภาพดั้งเดิมของอาคารเมื่อแรกสร้าง เป็นอาคารสำนักงานโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กยุคแรกของสยาม โดยสำรวจหาข้อมูลหลักฐานอย่างละเอียด เพื่อสันนิษฐานรูปแบบอาคารดั้งเดิม ตลอดจนข้อมูลเกี่ยวกับการต่อเติมปรับปรุงอาคาร ในสมัยต่อมา ส่งเสริมให้ผู้ชมรับรู้ความแท้ดั้งเดิมของอาคารด้วยวิธีต่าง ๆ เช่น การรับษาสีดั้งเดิมที่สำรวจพบไว้เป็น จุดเล็ก ๆ ในทุกห้อง การเว้นพื้นไม้ห้องจัดแสดงชั้นล่างห้องหนึ่งให้เห็นเทคนิคการก่อสร้างโครงสร้างพื้นที่สลับซับซ้อน การแสดงร่องรอยของท่อระบายน้ำและบ่อเกรอะบ่อซึมดั้งเดิมที่ด้านหน้าอาคาร เป็นต้น ในขั้นตอนการบูรณะได้รื้อฟื้นวัสดุและการตกแต่งอาคารในสมัยเมื่อแรกสร้างให้คืนสภาพดั้งเดิมมากที่สุด การออกแบบนิทรรศการภายในอาคารจึงพยายามหลีกเลี่ยงการต่อเติมและดัดแปลงที่อาจส่งผลกระทบต่อโบราณสถาน และเคารพในเทคนิคและวิธีการก่อสร้างตกแต่งอาคารดั้งเดิม นอกจากนี้ยังพยายามทำให้ผู้ชมรับรู้ที่ว่างของอาคารเดิมเท่าที่ทำได้ จึงพยายามไม่ต่อเติมฝ้าเพดาน กั้นผนังย่อย หรือจัดวางครุภัณฑ์ที่อาจบดบัง องค์ประกอบอาคารเดิม และยอมให้มีแสงธรรมชาติจากภายนอกอาคารเข้ามาในห้องจัดแสดงบางห้อง

      แนวความคิดการกำหนดหน้าที่ใช้สอย อาคารกระทรวงพาณิชย์เดิมถูกออกแบบสำหรับการเป็นอาคารสำนักงาน ซึ่งอาคารสามารถรองรับน้ำหนักได้น้อยกว่าการใช้งานเป็นพิพิธภัณฑ์ที่มีผู้ชมจำนวนมาก การเลือกวัตถุจัดแสดงและรูปแบบครุภัณฑ์ประกอบจึงจำต้องหลีกเลี่ยงสิ่งที่มีน้ำหนักมาก หลีกเลี่ยงการวางน้ำหนักบริเวณกลางห้อง บันไดหลักของอาคารมีความงดงาม ทว่ารองรับน้ำหนักได้น้อยกว่าบันไดรองที่หัวท้ายอาคาร จึงกำหนดเส้นทางเข้าชมพิพิธภัณฑ์ให้เดินขึ้นทางบันไดรองทางปีกด้านซ้าย (ด้านถนนสนามไชย) ไปยังชั้น 3 ของอาคารก่อน ใช้บันไดรองทางปีกขวา เดินลงมายังชั้นที่ 2 และใช้บันไดหลักเฉพาะเพื่อเดินกลับลงมาที่ชั้น 1 ของอาคาร

      แนวความคิดด้านงานระบบอาคาร ติดตั้งระบบปรับอากาศเฉพาะในส่วนห้องทำงานของอาคารเดิมที่เปลี่ยนเป็นส่วนนิทรรศการ ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ เดินท่อในช่องว่างระหว่างผนังเดิมซึ่งก่อไว้เป็น 2 ชั้น และระหว่างตงไม้ที่ใต้พื้น จึงไม่ต้องทำช่องท่อ (shaft) ที่จะรบกวนโบราณสถาน ตู้จ่ายลมเย็น (FCU) เป็นแบบตั้งพื้น จัดทำตู้ครอบให้เรียบร้อย ส่วนเครื่องระบายความร้อน (condensing unit) วางไว้ที่ริมรั้ว ไกลจากตัวอาคาร พื้นที่ส่วนระเบียงทางเดินและบันไดทั้งหมดไม่ปรับอากาศ เส้นทางชมนิทรรศการ จึงคงอยู่ในส่วนพื้นที่ทำงานเดิม เดินเชื่อมกันจากห้องสู่ห้อง สำหรับระบบไฟฟ้า สื่อสาร แจ้งเตือนเพลิงไหม้ และโทรทัศน์วงจรปิด มีการติดตั้งอย่างครบถ้วน โดยเดินสายในรางไม้รูปตัวยูที่ใกล้เคียงกับการเดินสายไฟดั้งเดิม เพราะระบบโครงสร้างพื้นและผนังพิเศษของอาคารกระทรวงพาณิชย์ จึงไม่มีช่องว่างเหนือฝ้าเพดานให้ซ่อนสายไฟได้ ระบบประปาสำหรับห้องน้ำที่มุขข้างต้องเดินท่อใหม่โดยไม่ฝังซ่อนอยู่ในผนัง ทำสัญลักษณ์แสดงแนวท่อของเดิมไว้เพื่อสื่อความหมาย ติดตั้งตู้ดับเพลิงที่ชานพักบันไดรองทั้ง 2 ด้าน มีระยะสายฉีดน้ำดับเพลิงได้ตามกฎหมายควบคุมอาคาร เดินท่อซ่อนในผนังให้เรียบร้อย

      แนวความคิดด้านเทคนิควิธีในการอนุรักษ์ ด้วยกรอบงบประมาณที่ได้รับ การอนุรักษ์จึงพยายามใช้วัสดุดั้งเดิมให้มากที่สุด เช่น ปูนฉาบผนัง ประตู หน้าต่าง กระเบื้องหินขัด หากจำเป็นต้องจัดทำวัสดุขึ้นใหม่ให้เหมือนของเดิม ให้พยายามหาวิธีการผลิตที่ประหยัดแต่มีรูปแบบเหมาะสม เช่น กระเบื้องว่าวมุงหลังคา ทำสีแดงด้วยระบบสีพ่น หรือพื้นทางเดินรอบอาคารที่พิมพ์ลาย ก็ผลิตลูกกลิ้งลายขึ้นใหม่จากลวดลายของเดิม วัสดุที่เลือกใช้เป็นวัสดุที่ผลิตได้ในประเทศเป็นหลัก หาซื้อทดแทนได้ง่าย คุณภาพดีแต่ราคาปานกลาง ต้นทุนในการบำรุงรักษาต่ำ