ساختمان موزه فرش ایران معماری شکیل و چشم‌گیری دارد که آذین‌های نمای بیرونی آن شبیه به دار قالی است. سطح نمایشی موزه مساحتی برابر ۳۴۰۰ مترمربع را در بر می‌گیرد که شامل ۲ تالار است و برای نمایش انواع قالی‌های دست بافت و گلیم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تالار طبقه همکف به نمایشگاه دایمی اختصاص دارد و تالار فوقانی جهت برگزاری نمایشگاه‌های موقت گلیم و قالی طراحی شده است.
پژوهش در سوابق، تحولات و کیفیت تاریخی هنر و صنعت فرش، خاصه در ایران، گردآوری و خریداری نمونه انواع قالی‌های دست بافت ایرانی و برگزاری نمایشگاه‌های موقت از فرش ایران و سایر نقاط جهان، از اهداف موزه به شمار میآید.
در موزه فرش انواع گلیم‌ها و فرش‌های دست بافت، با توجه به مرغوبیت و قدمت آن‌ها و با در نظر گرفتن ویژگی‌های قالی ایران از لحاظ رنگ آمیزی، طرح، نقش، بافت و تنوع مناطق قالی بافی حفظ و نگه‌داری می‌شود.
مجموعه موزه فرش ایران شامل با ارزش‌ترین نمونه‌های قالی ایران از قرن نهم هجری تا دوره معاصر است و از منابع غنی تحقیقی برای پژوهشگران و هنر دوستان به شمار میآید. معمولاً حدود ۱۳۵ تخته از شاه‌کارهای قالی ایران، بافت مراکز مهم قالی‌بافی مانند کاشان، کرمان، اصفهان، تبریز، خراسان، کردستان و جز آن‌ها، در تالار طبقه همکف به معرض نمایش گذاشته می‌شود.
در کتاب‌خانه موزه حدود ۳۵۰۰ جلد کتاب به زبان‌های فارسی، عربی، فرانسه، انگلیسی و آلمانی در اختیار هنر دوستان و پژوهشگران قرار می‌گیرد. همچنین بهترین کتاب‌ها و نشریات و تحقیقات مربوط به فرش ایران و قالی‌های مشرق زمین به طورکلی و کتاب‌هایی در زمینه مذهب، هنر و ادبیات ایران در کتاب‌خانه موزه موجود است. در کنار کتاب‌خانه، کتاب فروشی موزه نیز مشغول به کار است.
همچنین برای استفاده از بازدیدکنندگان موزه، فیلم‌ها و اسلایدهایی در زمینه قالی‌بافی و گلیم و هنرهای دستی ایران در سالن نمایش موزه به نمایش در میآید.
از ویژگی‌های موزه فرش قالیچه دست‌بافت ارزشمند و بی‌نظیر ایرانی، کار فرش بافان کاشان، در اندازه‌های ۱۳۰ در ۲۲۰ سانتی‌متر، معروف به قالیچه میرزا کوچک خان جنگلی است که این شخصیت روحانی ملی را در لباس نظامی مسلح به تفنگ و اسلحه کمری، قطار فشنگ نمایش می‌دهد.
در شمسه بالای تصویر میرزا، کتیبه‌ای با عبارت «زنده‌باد میرزا کوچک جنگلی» و نام کارخانه ملامحمود دیده می‌شود که احتمالاً، با توجه به این عبارات، تاریخ بافت قالیچه سال‌های آخر دوره قاجار است.
قدیمی‌ترین فرش شناخته شده در جهان قالی ۲۵۰۰ ساله پازیریک است که در ۱۹۴۹ م، در جنوب سیبری کشف‌شد و آن را بافت ایران در دوره هخامنشی دانسته‌اند. آشکار است که قالی‌بافی در ایران در دوره هخامنشی وجود داشته و در قرن پنجم پیش از میلاد، دوره‌ای طولانی از تکامل را پشت‌سر گذاشته است.
قالی ایرانی پیوسته به عنوان یکی از اصیل‌ترین هنرها مورد توجه بوده و طیف وسیعی از طرح‌ها و نقوش زیبا را در برداشته است. در میان قالی‌ها با طرح‌های گوناگونی که در آن‌ها به کار گرفته شده، قالی‌های تصویری جایگاه ویژه‌ای دارند. بافت این قالی‌ها اواخر سده نهم هجری مجدداً آغاز شد و تا به امروز ادامه یافته است.
در این نمایشگاه نمونه‌هایی از قالیچه‌های تصویری شاهنامه بایسنغری به نمایش درآمده است که گوشه‌هایی از ادبیات، اسطوره، مذهب و فرهنگ و هنر غنی ایران را نشان می‌دهد. این آثار همه در کارگاه قالی‌بافی استاد موسوی سیرت، به یاری هنرمندان جوان ایرانی و ذوق و سلیقه استاد دنیا دیده و تکنولوژی کامپیوتری آفریده شده‌اند.
در واقع چند عامل اصلی را در به وجود آمدن این ۲۶ قالیچه می‌توان متذکر شد: اول تهیه طرح و نقشه از روی نسخه اصلی; دوم تنظیم رنگ‌ها و عمل آوردن مواد رنگی گیاهی و شیمیایی روی پشم‌های مرغوب و بالاخره مهارت قالی بافان هنرمند بافنده این آثار که به مدت پنج سال مستمر، روزانه گاه تا ۱۲ ساعت به کار بافت قالی اشتغال داشته‌اند. از نکات جالب این قالیچه‌ها هم زمانی امر طراحی و بافت را می‌توان متذکر شد. قالیچه‌ها حاشیه ندارند، اما یک حاشیه تشعیری با الهام از نقوش سنتی برای آن‌ها انتخاب شده که هر دو قالی یک نقش مشترک دارند. در بالای حاشیه، درون کتیبه‌هایی نام مجلس مربوط به آن قالیچه و نام هنرمندان آمده است.
در طول سالیان دراز، در این موزه نمایشگاه‌های مختلفی برگزار شده که مشهورترین آن‌ها از این قرارند: نمایشگاه طرح بته که در دی ماه ۱۳۶۵ بر پا شده؛ نمایشگاه سجاده‌ها و قالی‌های طرح محراب از سده دهم تا چهاردهم هجری؛ نمایشگاهی از قالی‌های گل برجسته از قرن هشتم هجری تا دوره معاصر به مناسبت بزرگ‌داشت دهه‌فجر در ۱۲ بهمن ۱۳۶۴ و دست بافت‌های ارامنه ایران.
موزه فرش ایران در ضلع شمالی پارک لاله شهر تهران قرار دارد.
