L'hôtel est une construction néoclassique dans le goût de l'architecture de la fin du XVIIIe siècle. L'intérieur fut aménagé somptueusement pour accueillir les collections réunies du baron Salomon et de sa veuve : pièces de mobilier et objets d'art de la Renaissance au XVIIIe siècle, collections de porcelaines, d'art oriental, d'armes, de curiosités diverses.
L'hôtel reprend plusieurs des éléments architecturaux contenus dans d'autres résidences de la famille Rothschild, notamment la disposition du hall avec sa galerie en encorbellement, la cheminée monumentale de style Louis XIV que l'on retrouve au château de Ferrières. Un travail particulier a été effectué sur les éclairages zénithaux du hall, de la galerie qui conduit à la salle à manger et du jardin d'hiver, dont les proportions modestes sont amplifiées par un jeu astucieux de miroirs. Le peintre Léopold Moulignon, chargé de la décoration intérieure de l'hôtel, s'inspira de décors italiens (colombes, fontaines, rameaux de laurier, etc.) appliqués sur des fonds dorés qui donnent une impression de mosaïque.
De l'hôtel Salomon de Rothschild subsistent, outre les très beaux volumes d'accueil et l'escalier d'honneur, la galerie qui surplombe le hall, ornée de verdures d'Aubusson du XVIIIe siècle, un plafond (non visible actuellement) signé de Bocquet, peintre de l'hôtel des Menus plaisirs, récupéré de la Folie Beaujon, les vestiges de la chapelle Saint-Nicolas, la rotonde Balzac qui conserve une paire de portes de la maison de Balzac et le cabinet de curiosités.
Ce cabinet que l'on retrouvait dans d'autres demeures Rothschild abrite ce qui reste des riches collections de l'hôtel dont une importante série de vitraux du Moyen Âge et de la Renaissance d'origine suisse et allemande, une collection de jades et d'objets d'art décoratif ou de curiosité extrême-orientaux, des pièces des XVIIe et XVIIIe siècles (mobilier, objets, tableaux) ainsi qu'une collection d'armes européennes et de diverses provenances. La pièce est aménagée dans le goût et dans l'esprit de la fin du XIXe siècle (boiseries sombres, cuirs de Cordoue).