Музей, созданный на основании Постановления Президиума АН СССР, был открыт для посещений в сентябре 1971 г. как мемориальный музей академика А.Е. Арбузова. В сентябре 2001 г. он был переименован в музей академиков А.Е. и Б.А. Арбузовых.
В доме, где был открыт музей, с 1916 по 1968 гг. жил выдающийся химик-органик, основоположник химии фосфорорганических соединений академик Александр Ерминингельдович Арбузов (1877-1968) и до 1955 г. жила семья его старшего сына — известного ученого-химика академика Бориса Александровича Арбузова (1903-1991).
Уникальность музея заключается в подлинности бытовой обстановки, сохраненной в неизменном виде со времени пребывания в доме семьи Арбузовых. Мебель, библиотека, картины, написанные А.Е. Арбузовым, фотографии, переписка ученых с родственниками, коллегами и т.п., рукописи научных статей и выступлений, подлинные документы дают представление о времени, в котором жила семья Арбузовых, и помогают представить биографии замечательных людей в атмосфере их домашней обстановки.
Для осмотра предназначены мемориальные комнаты (гостиная, столовая, кабинет Б.А. Арбузова, кухня, спальня), а также веранда, декоративный садик и комната, где размещена дополнительная экспозиция, разделы которой посвящены жизни и деятельности А.Е. и Б.А. Арбузовых.
Коллекция музея сформирована по персоналиям: А.Е. Арубузов, старший сын Б.А. Арбузов, младший сын Ю.А. Арбузов, дочь И.А. Арбузова, свояк К.Л. Мюфке, известный архитектор, и другие ближайшие родственники и ученые.
Особый интерес у посетителей вызывают сами личности академиков Арбузовых, их человеческие качества и привычки, литературные и музыкальные интересы, увлечения. Интересна также тема взаимоотношений с ближайшими родственниками и семейных традиций.
Отдельно представлен раздел «Казань — колыбель русской органической химии», где отражена преемственность традиций, начиная с основателей научного направления Зинина и Клауса, до наших дней.
Музей размещается в деревянном здании — бывшем купеческом особняке середины XIX века. Здание является памятником истории Республики Татарстан.
