عمارت باغ فردوس در قسمت شمالی باغ ساخته شده است و از ابتدا به صورت کاخ و بنایی اعیانی با تزئینات فوق العاده ساختمان، خصوصا از لحاظ گچ‌بری ساخته شده است.
مساحت باغ20 هزار متر مربع و مساحت عمارت آن 1000 متر مربع، شامل سه و نیم طبقه است. شیب زمین آن از شمال غربی به جنوب شرقی است و تندی این شیب به حدی است که کف طبقه اول بنا با قسمت جنوبی باغ و سقف آن با قسمت شمالی باغ هم سطح است.
از خیابان ولی عصر تا ساختمان موزه، آبنما و فضای سبز طراحی شده دارد. درختان چنار کهنسال راهنمای مسیر ورودی است. پس از ورود به حیاط مجموعه، مجسمه‌های برنزی سهروردی و ابن هیثم جلب توجه می‌کند. ابن هیثم از دانشمندان سرشناس ایرانی و اولین دانشمند فیزیک نور در جهان است. شرح اصول اتاقک تاریک و اختراع ذره‌بین از کارهای برجستهٔ این دانشمند ایرانی و مسلمان است که بعدها منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید.
تمامی اتاق‌ها و سالن‌ها گچ‌بری‌های بسیار زیبایی در زیر حاشیه سقف را دارا می‌باشند. از نکات بسیار شاخص در گچبری‌ها می‌توان به مقرنس کاری‌های گل و شاخ و برگ اشاره کرد.
باغ و عمارت ییلاقی فردوس، در اراضی محمدیه با دو عمارت در شمال و جنوب به دستور محمد شاه قاجار (1213- 1227 هـ.ش) ساخته شد که عمارت شمالی به کلی ویران و عمارت جنوبی آن پا برجاست. بعد از فوت محمدشاه، ناصرالدینشاه اراضی اطراف این باغ را از مالکان خرید و به باغ افزود و پس از اینکه دختر خود را به معیرالممالک، پسر نظامالممالک، داد این باغ را به عنوان هدیه ازدواج به او بخشید و از او خواست ساختمان عمارت جنوبی را تمام کند. معیرالممالک که خود معمار بود پس از خرج مبالغی هنگفت، ساختمان را به اتمام رساند و مراسم عروسی خود را در همین باغ برگزار کرد. قسمتی که باغ فردوس کنونی است، در سال 1316 هـ. ش. به دستور علی اصغر حکمت (وزیر معارف) خریداری شد و پس از مرمت بنا، دبیرستان شاپور تجریش در آنجا دایر شد. در اوایل دهه پنجاه، این بنا به دفتر برنامهریزی جشنهای ۲۵۰۰ ساله اختصاص یافت و پس از پیروزی انقلاب اسلامی در اختیار صدا و سیما و بعد از آن به مرکز اسلامی آموزش فیلمسازی تبدیل و سپس با هماهنگی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی، بنیاد سینمایی فارابی، سازمان میراث فرهنگی کشور و شهرداری تهران به عنوان محل دائمی "موزه سینما" در نظر گرفته شد. موزه سینما در شهریور ۱۳۸۱ رسماً افتتاح شد. این باغ به شماره 1876 مورخ 11/5/76 در فهرست آثار ملی به ثبت رسیده است.