Η Βίλα Καπαντζή κατασκευάστηκε σε παραθαλάσσιο τότε οικόπεδο έκτασης τεσσάρων περίπου στρεμμάτων. Την εποχή που χτίστηκε, η δυτική της όψη ήταν ορατή μόνο από τη θάλασσα. Αποτελείται ουσιαστικά από δύο κτίρια συνδεδεμένα μεταξύ τους, το κυρίως κτίσμα και τον πύργο. Το κυρίως κτίσμα έχει πλάτος 16,50 μ., μήκος 19 μ. και ύψος 18 μ. Περιλαμβάνει τρεις ορόφους (ημιυπόγειο, υπερυψωμένο ισόγειο και πρώτο όροφο), καθώς και σοφίτα. Ο πύργος έχει πλάτος 4,40 μ. και μήκος 6,60 μ., με τέσσερις ορόφους και ανοικτό το υπέργειο τμήμα του μέχρι το ύψος του ισογείου. Η κύρια είσοδος βρίσκεται στην πλευρά της σημερινής οδού Βασιλίσσης Όλγας.
Η οικοδομή χαρακτηρίζεται από την επίδραση της αρχιτεκτονικής των χωρών της Κεντρικής Ευρώπης. Βασικά στοιχεία της είναι η πολυπλοκότητα του όγκου, η σύνθετη στέγη με τις έντονες κλίσεις και ο υπερυψωμένος ορθογώνιος πύργος. Πλούσιος και ποικίλος είναι ο διάκοσμος στο εσωτερικό του κτιρίου, εξυπηρετώντας τη διαφοροποίηση και τη διαίρεση των χώρων του. Ποικίλα είναι τα υλικά των δαπέδων (μάρμαρο στις εισόδους, παρκέ στους χώρους υποδοχής και σανιδώματα στους υπόλοιπους), των κουφωμάτων και των οροφών. Ξυλόγλυπτη διακόσμηση και ταμπλαδωτή μπουαζερί διακρίνει τους διάφορους χώρους και τα δωμάτια. Το δίπτυχο κλιμακοστάσιο αποκτά μνημειακό χαρακτήρα και κοσμείται με ξύλινες επενδύσεις, περίτεχνο κιγκλίδωμα και φωτιστικά. Εκτός από τους κεντρικούς χώρους, οι οροφές του ισογείου και του πρώτου ορόφου ήταν ζωγραφισμένες. Δυστυχώς όμως καταστράφηκαν οι περισσότερες εκτός από ελάχιστα δείγματα, με βάση τα οποία έγινε προσπάθεια αποκατάστασης των συνθέσεων, όπου βεβαίως υπήρχαν επαρκή στοιχεία.