张作霖别墅位于辽宁兴城古城东南2公里处的铁路疗养院北院。1927年，经张作霖当政的中华民国交通部次长代理部务常荫槐批准，并派员监视，在兴城温泉修建“铁路浴舍旅馆”。
整个浴馆占地面积5万平方米，由京奉铁路筹划、北宁铁路局具体承办。北宁铁路局接到任务后，1927年10月开工，首先修建了一座占地面积5000平方米、建筑面积2000平方米的高级别墅式的浴馆。张作霖当时是中华民国的国家元首，又是统治东三省的东北王，因此，人们便把这座经交通部批准的高级别墅式的浴馆称为张作霖别墅。

别墅是一所坐北朝南的小建筑群，以兴城温泉中最大的一眼矿泉天井为中心，设有门厅、前厅和后厅三层套院。后厅为两层阁楼，并有外廊与东、西厢房连通。建筑规模虽不宏大，然工艺精湛，布局合理，东西方建筑风格相结合，幽雅别致。