Усадьба Железнова расположена на улице Розы Люксембург (бывшая Златоустовская), застройка которой в течении XIX века складывалась как район сосредоточения усадеб и особняков. Состоит из жилого дома, флигеля и ограды. Все три сооружения расположены по уличной границе участка, имеющего в плане прямоугольную форму, с уклоном к берегу реки. Строения усадьбы поставлены на его повышенной части.

В пространственно-планировочной композиции усадьбы главенствующее положение занимает жилой дом. Он размещен ближе к южной границе участка с небольшим отступом по красной линии, на которую выходит лишь парадный вход с вынесенным крыльцом. Северную границу участка занимает флигель, обращенный на улицу торцовой стороной. По фронту улицы жилой дом и флигель композиционно объединены капитальной каменной оградой с трехчастными воротами, калиткой с металлическими створками и решеткой.

Принцип асимметрии наиболее полно выражен в композиции жилого дома, рассчитанного на обход и восприятие с разных точек зрения. Одноэтажный, с мезонином и цокольным этажом каменный дом расположен в южной части усадьбы с небольшим отступом от красной линии улицы. Композиция дома навеяна архитектурой русских каменных палат XVII века, со свойственными им асимметричностью объемного построения и живописностью силуэта. Композиция строится на соотношении разновысоких объемов — граненого башнеобразного объема с шатровой кровлей, вмещающего парадный вестибюль, выступающего объема в левом крыле и объема с мезонином в юго-западной части дома. Эти массивные объемы, увенчанные высокими кровлями сложной формы, особо выделенные декором, выступают как главные элементы композиции. Объемному решению дома Железнова присуща асимметричность, в равной степени проявляющаяся в членениях лицевого и дворовых фасадов.

Главный фасад построен на контрасте вертикальных и горизонтальных элементов. Доминирующей вертикалью является необычная композиция главного входа в форме башни с мощным порталом. Граненая башня расчленена декором на ярусы. Нижний ярус занимает высокий перспективный портал с выступающим крыльцом.

План дома компактен, расположение помещений и связи между ними хорошо продуманы. Главный вход с улицы ведет в парадный вестибюль с лестничным маршем. С вестибюлем связаны три помещения, главное из которых — зал слева от вестибюля, примыкаю­щий к уличному фасаду. Кроме комнат в юго-западной части дома и в мезонине, все остальные — проходные. Помещения, примыкающие к западному дворовому фасаду, вместе с расположенными здесь лестничной клеткой и коридором соединены по анфиладному принципу. Короткие коридоры, по одну сторону которых расположены три комнаты, имеются в мезонине и в помещениях под мезонином.

Интерьеры богато декорированы. Примечательно, что формы декоративного убранства не соответствуют «русскому» стилю, в котором выдержано общее композиционное решение дома. Большинство декоративных деталей заимствовано из стиля барокко.

Кирпичная ограда с металлическими решетками поставлена по западной и южной границам усадебного участка. Главная, парадная сторона в композиции ограды — западная, соответствующая лицевому фасаду усадебного дома. Здесь по фронту улицы ограда связывает флигель с жилым домом и воспринимается в пространственной композиции усадебного ансамбля как ее важный элемент.

Главный элемент композиции ограды — монументальные арочные ворота с двумя боковыми калитками, массивными столбами и высокими кирпичными стенами. Трехчастная схема ворот симметрична — центральная арка фланкируется двумя кирпичными стенками, в которых устроены проемы калиток. Устои арок решены в форме столбов на каменном цоколе. Столбы декорированы фигурными полуколонками и рельефом. Арки украшены профильным рельефом, имитирующим клинчатую кладку.

Стены в верхней части отделаны кладкой под руст и имеют сложное завершение с выносами карнизов. По контрасту с массивными кирпичными формами дверцы калиток и створки ворот — нарядные, ажурные решетки из кованого и гнутого железа. В рисунке решеток использованы растительный и геометрический орнаменты.

Сквозной участок ограды перед фасадом заключен между двумя калитками — севернее и южнее жилого дома. Их форма в основном повторяет форму калиток главных ворот, кроме более сложного венчания столбиками с колонками со стороны арочного проема. В форме ограды выделяются разные по решению фрагменты. Основная часть ограды — глухая кирпичная стена со столбами, между навершиями которых протянута набранная из звеньев металлическая решетка.

Перед лицевым фасадом усадебного дома глухая ограда сменяется ажурной решеткой. Изящный рисунок решетки контрастирует с массивным объемом дома. Далее к югу решетка вновь сменяется глухой стеной, уступами спускающейся по понижающемуся рельефу улицы. Вся южная сторона усадьбы также ограждена глухой стеной.

В формах и декоре ограды повторяются и варьируются мотивы и детали архитектурного убранства построек усадьбы, дополняя и развивая общий композиционный замысел всего ансамбля.

Объем одноэтажного кирпичного флигеля поставлен на северной стороне усадебного участка. Две стороны флигеля глухие.

Торцовой стороной он обращен на улицу, его помещения раскрываются во двор, и здесь же находится выход. Постройка композиционно связана с архитектурой усадебного дома и оградой.

Вход с крыльцом находится на южной стороне флигеля. Из тамбура двери ведут в две небольшие комнаты.

Уникальная городская усадьба Екатеринбурга конца XIX века, не имеющая аналогов в жилой архитектуре Урала, образец «русского» стиля в уральском усадебном строительстве.