Музей располагается в двух зданиях, составляющих ансамбль усадьбы Добролюбовых. Дома построены в 1838 году по проекту известного архитектора Е.И. Кизеветтера и являются памятниками истории и культуры федерального и регионального значения.
Дом-музей Н.А. Добролюбова был открыт 13 сентября 1971 года, к 750-летию Нижнего Новгорода, во флигеле усадьбы Добролюбовых, где прошли детские и юношеские годы Н.А. Добролюбова. В январе 1986 года, к 150-летию со дня рождения Н.А. Добролюбова, в бывшем доходном доме усадьбы, теперь главном здании музея, была открыта историко-литературная экспозиция.
Мемориальная экспозиция Музея Н.А. Добролюбова рассказывает о жизни семьи провинциального священника Добролюбова. Уникальные книги и детские игрушки, посуда и одежда вводят в мир повседневного быта и интересов Николеньки Добролюбова, детство и юность которого прошли в Нижнем Новгороде.

Учёба в семинарии и первая любовь, самовоспитание и самообразование, отношение к религии и к истории родного края, первые литературные опыты, неизменность семейных устоев и традиций, братский подвиг Николая Добролюбова – вот о чем повествует экспозиция музея. В доме-музее восстановлена подлинная обстановка, большая часть которой состоит из мемориальных вещей.
В главном здании развернута историко-литературная выставка «Н.А. Добролюбов. Диалог с Современником», проходят выставки, литературные вечера, спектакли, встречи с молодежью.
У истоков создания Музея Н.А. Добролюбова стояли талантливые писатели, музейщики, ученые.
Первым биографом Н.А. Добролюбова был Николай Гаврилович Чернышевский (1828 – 1889). Его “Материалы к биографии Н. А. Добролюбова, собранные в 1861-1862 гг.”, где были собраны письма, документы, воспоминания Н.А. Добролюбова и его окружения, послужили основой для работы над созданием сначала мемориальной, а потом- историко-литературной экспозиций музея. Большой вклад в изучение биографии Добролюбова внес Соломон Абрамович Рейсер (1905 – 1989), доктор филологических наук, известный советский добролюбовед. Он опубликовал книгу «Добролюбов в Н.Новгороде», «Родословную таблицу Добролюбовых», «Поколенную роспись Добролюбовых и Рюриковых».

 Инициатором создания первого в стране мемориального музея Н.А. Добролюбова был доктор филологических наук, литературовед, краевед Серафим Андреевич Орлов (1910—1980). Сам сын священника, он оставил ряд ценных замечаний о жизни и быте среднего духовенства, о том, как мог быть обстален добролюбовский дом. А его книга «Н. Добролюбов в Нижнем Новгороде» до сих пор – альфа и омега краеведов-добролюбоведов.
Под руководством писателя, краеведа-исследователя Николая Алексеевича Забурдаева (1909-1999), директора Государственного музея А.М. Горького, был построен как филиал дом-музей Н.А. Добролюбова в 1971 году. Первой его заведующей (1971-1986 гг.) была Наталья Борисовна Шелепенкова (1945-2002), которая проработала в музее до конца своей жизни, впоследствии став главным хранителем в новом музейном образовании – Литературно-мемориальном музее Н.А. Добролюбова, рассказывающем о жизни и творчестве Добролюбова.

Первый его директор (1986-1998 гг.), Анатолий Геннадьевич Трухманов (1928 – 2004), многое сделал для закрепления Музея Добролюбова на карте нижегородских музеев как ведущего культурного центра Нижегородчины, внес свои дополнения к родословной Добролюбовых. Благодаря его инициативе появилось «Генеалогическое древо Добролюбовых» (худ. А.В. Щелоков, ноябрь 1990 г., мемориальный дом Музея Н.А. Добролюбова).
Следующим руководителем музея (1998-2007 гг.) стал Владимир Михайлович Терехов, создатель историко-литературной экспозиции музея Добролюбова, открытой в 1986 году. Она создавалась коллективом Музея А.М. Горького под руководством Эльзы Михайловны Гудиленковой, а обеспечением материально-технической базы ведала Нина

 Федоровна Калачева. Научным руководителем и создателем концепции экспозиции тогда была Ирина Владимировна Никитина, кандидат филологических наук и заместитель директора по научной работе Музея А.М. Горького.

С 2007 по конец 2013 г. музеем руководила Лариса Юрьевна Моторина, благодаря энергии и энтузиазму которой музей реализовал ряд успешных проектов и приобрел новое качество.
С 2014 г. директором музея является Наталья Михайловна Цыганова.