این کاخ زیبا در دو طبقه و به سبک معماری فرانسوی ساخته شد و تنها کاخ قاجاری با سقفی بیضی است که دارای شيروانی و خرپای چوبی می‌باشد.
گچ‌بری‌ها و آیینه‌کاری‌های مشرف به آبنمای قرار گرفته در وسط حیاط، در نوع خود بی‌نظیر می‌باشند. همچنین، آبنمای آبی رنگ بسیار زیبایی به شکل کلاه خود جنگی در مقابل درب ورودی ساختمان بر زیبایی بنا افزوده است. همچنین سرستون‌های پلکانی، گچ‌بری‌های گلویی دیوارهای هر طبقه و تزئینات چوبی این کاخ منحصربفرد است، ستون‌های اطراف پلکان، شومینه‌های از جنس سنگ مرمر و سقف چوبی پرنقش و نگار کاخ مظفری از شاهکارهای بی‌بدیل معماری هستند.
پس از فوت مظفرالدين شاه به تدريج اين مركز به آسايشگاهی برای بيماران ریوی تبديل شد و بعدها پس از تغيير حكومت، اين زمين و ساختمان كاخ بدون استفاده باقی ماند تا اينكه مرحوم دكتر مسيح دانشوری در سال 1310 شمسی يك مدرسه پرستاری در آن احداث كرد و چند سال بعد ساختمان‌های متعددی توسط وزارت بهداری وقت، بعضی موسسات ديگر و اشخاص خير در محوطه بنا شد از جمله ساختمانی قديمی كه به ساختمان «فخرالدوله» مشهور است و توسط «بانو فخرالدوله» دختر مظفرالدين شاه احداث شده است ايشان بانويی خير بود و آسايشگاه كهريزك توسط وی احداث گرديد. همچنين ساختمان بخش های بيماران مسلول توسط مهندسان آلمانی با معماری خاص طراحی و به شكل بال خميده ساخته شد.