Los espacios se articulan en torno a un patio central, rodeado por galerías, que en la planta baja adintelada está recorrido por ocho columnas anilladas, mientras que el principal lo hace con arquería de medio punto sostenida por columnas toscanas como las del piso inferior, abriéndose cinco vanos en cada uno de los lados. El patio queda coronado por un llamativo alero de madera en el que se han representado los doce signos del zodíaco, además de máscaras y frutos. Aunque este patio rememora claramente las obras del siglo anterior, el alero y la valoración cromática de los materiales de arcos y columnas lo caracterizan, sin embargo, muy peculiarmente dentro de un gusto diferente.
El interior se ha visto modificado por su adaptación a su uso como museo, si bien conserva en planta principal un salón de protocolo, decorado con un friso barroco, realizado en escayola. Este salón es de gran altura, lo que hace impracticable la falsa galería destacada en la parte superior de la fachada. Ambas plantas están recorridas por otros espacios secundarios bastante modificados. Su nueva función expositiva exigía la creación de nuevos espacios en el edificio. Por un lado, la adición en altura de nuevas plantas, la primera situada entre la cubierta y el forjado superior de la galería principal, esta planta está formada por cuatro pequeñas estancias que se comunican mediante pasillos; la segunda planta entre la cubierta y el forjado superior del salón principal, de superficie igual al piso de abajo. Además, se construye un cuerpo de comunicación vertical para la escalera y ascensor, que conecta todos los pisos. Los otros dos elementos que dotaban a la nueva ampliación son la escalera monumental y la fachada.
La escalera está cubierta por una cúpula sobre pechinas con ornamentación propia del estilo barroco, y conecta con la galería superior del patio.
La fachada, que constituye la cara más visible del palacio es muy reducida y refleja indicios barrocos en el carácter de sus vanos por su gran tamaño y localización, las rejas que cubren ventanas y balcones, el potente alero de madera, muy volado, y la galería superior de arquillos de medio punto doblados, que finge un espacio inexistente. La portada de potente arco de medio punto; y los huecos abalconados se enfatizan y resaltan con jambas y dovelaje de piedra negra, un contraste cromático típico del barroco. El mirador tiene un ventanaje de escasa luz. El alero, que destaca por su gran vuelo y desarrollo, posee una profusa y abigarrada decoración vegetal que ofusca la apreciación de sus elementos estructurales.

El edificio posee las características de la arquitectura civil de la nobleza aragonesa en la transición del modelo renacentista al barroco. El edificio se adapta a una expresión característicamente barroca, pero mantiene la organización y los elementos de las obras domésticas renacentistas. Tales son el mirador de arquillos de medio punto doblados, la sucesión: zaguán, patio y escalera, y, muy evidentemente, la propia concepción de la luna. Aunque todo ello tiene ya otro tratamiento.
La construcción utiliza materiales procedentes de la región, utilizándose piedra negra de Calatorao y alabastro de Épila para las columnas del patio, piedra de Fuendetodos para el zócalo de la fachada y el tradicional ladrillo a cara vista, siguiendo el sistema constructivo tradicional.