Музей расположен в тихом уютном уголке Пионерского парка. В этом доме прошли последние годы жизни русского советского писателя Николая Зотовича Бирюкова, лауреата Государственной премии СССР, автора романов «Чайка», «Воды Нарына», «Второе сердце» и др. 
Судьба писателя трагична. Тяжелый недуг ещё в молодости приковал его к постели. Несмотря на полную неподвижность, он, благодаря жене и другу Анне Ильиничне, вёл активный образ жизни.

Особенно плодотворным в работе писателя был ялтинский период. Здесь закончен роман «Первый гром», написаны повести «Вихри враждебные», «В Отрадном», роман «Твёрдая земля». 
В музее бережно сохраняется обстановка мемориальных комнат: кабинета-спальни, библиотеки, столовой. В экспозиции представлены книги писателя, папки с рукописями и личные вещи Н. З. Бирюкова, а также подарки от друзей и иностранных делегаций.
Здание построено в 1959 г. по проекту архитектора З. В. Перемиловского и эскизам писателя, окружено небольшим мемориальным садом, который закладывался при участии сотрудников Никитского ботанического сада. 
Дом-музей Н. З. Бирюкова – единственный в России.