ساختمان كاخ با بناي 250 متر مربع در دو طبقه و به سبك اروپايي در دوره پهلوي اول احداث شد، از ساختمان‌هاي هم زمان با كاخ مي‌توان به شهرداري‌، شهرباني، ثبت احوال، دادگستري و دارايي اشاره كرد. كاخ موزه گرگان در سال 1343 خورشيدي هم‌زمان با افتتاح پارك شهر، كتابخانه، قرائت‌خانه و ايستگاه راه‌آهن به طور رسمي افتتاح شد و شامل 252 قلم شي از پنجم پيش از ميلاد تا دوره اسلامي بود. اين كاخ موزه اولين موزه شمال، چهارمين موزه تخصصي باستان‌شناسي و بيست و چهارمين موزه كشور محسوب مي‌شد. موزه گرگان به سه بخش كه شامل بخش هاي باستان شناسي، مردم شناسي و بخش سنگ مزارهايي كه به دست آمده از گورستان هاي قديمي منطقه مي باشد، تقسيم مي گردد.

موزه گرگان را در 3بخش مي توان ترسيم كرد.

بخش اول موزه در طبقه همفك يك سالن با اشيايي مانند فنجان، بشقاب و قوري  است، كه بسياري از آنها اهدايي است و مي توان نمونه هايي از آن را در خانه ها و گوشه مغازه هاي شهرها يافت.بخش دوم موزه گرگان قسمت مردم شناسي است كه به دليل ريختن سقف اين قسمت و رطوبت شديد، آن را تعطيل كردند.قسمت سوم موزه بخش اشياي باستاني است، كهنگي اين قسمت را مي توان از پوشش قديمي كف آن فهميد،  در اين بخش نيز همگي با قفل هاي فلزي و چسب نواري بسته شده اند. دستبند طلا از دوره آهن، چند آبگينه از شهر تاريخي جرجان، سكه هاي اشكاني و قاجاريه، سفال هاي قرمز رنگ هزاره اول قبل از ميلاد و تعدادي عتيقه ديگر كه همگي متعلق به همين منطقه است در اين بخش وجود دارد. از تورنگ تپه گرگان هم چند ظرف مربوط به دوره مفرغ موجود است.