Vileišių rūmų ansamblis – tai XX a. pradžios pastatai su neobaroko ir moderno bruožais. Susideda iš rūmų, gyvenamojo namo prie gatvės, ūkinio pastato ir tvoros su vartais. Visas sklypas užima apie 0,46 hektaro. Ansamblio dominantė yra rūmai sklypo gilumoje ant specialiai suformuotos šlaito terasos. Terasos pietvakarių kampą sutvirtina atraminė sienelė su baliustrada, o vakarinėje dalyje įrengta apskrita apžvalgos aikštelė. Pats sklypas apsodintas dekoratyviniais medžiais ir krūmais, iš visų pusių apjuostas tvora. Didžiųjų vartų stulpai papuošti dekoratyviniais žibintais, abiejose jų pusėse ir prie gyvenamo namo yra dar treji varteliai. Pagrindinė tvora sudaryta iš plytinių tinkuotų stulpų su metalinėmis, barokui būdingais ornamentais puoštomis grotomis. Kitur tvora sumūryta iš netinkuotų geltonų plytų.

Rūmus 1904–1906 m. pasistatydino žymus Lietuvos visuomenės ir kultūros veikėjas, rašytojas, inžinierius Petras Vileišis. Projekto autorius – Vilniuje gyvenęs architektas Augustas Kleinas. Statybas prižiūrėjo pats Vileišis. Tai vieni pirmųjų pastatų, kurių statyboje panaudotos tada dar retos Lietuvoje statybinės medžiagos – betonas, cementas, gelžbetonio perdangos. Pasak senųjų vilniečių, kalkės buvo skiedžiamos ne vandeniu, o separuotu pienu. Pamatams akmenys užsakyti ir nutašyti Suomijoje, plytos – rinktinės. Kokliai krosnims parsisiųsdinti iš Olandijos, jų papuošimui Vileišis, sako, davęs svarą aukso. Vietoj tradicinių plytinių dūmtraukių sumontuoti variniai, nerūdijantys vamzdžiai. Stogas dengtas į žvynus panašiomis švino plokštelėmis. Tarp kupolų – puošnūs metaliniai kaminai. Visi trys pastatai aprūpinti elektros šviesos įrengimais, vandens įvadu ir kanalizacija su biologiniu filtru. Vileišis su šeima čia gyveno iki Pirmojo pasaulinio karo pradžios. Name prie gatvės buvo įkurdinta laikraščio "Vilniaus žinios" redakcija bei spaustuvė, veikė knygrišykla.

Vileišiams išsikėlus į Kaukazą ir vėliau, po inžinieriaus mirties (1926 m.), rūmus prižiūrėjo juos paveldėjusi duktė Elena Vileišytė-Jaloveckienė. 1931 m. persikeldama į Varšuvą, ansamblį ji pardavė Lietuvių švietimo draugijai "Rytas", o 1932 m. rūmuose įsikūrė ir Lietuvių mokslo draugija su savo biblioteka, archyvu ir muziejumi. Keletą savaičių čia gyveno ir jos pirmininkas dr. Jonas Basanavičius. Nuo 1941 m. rūmai priklausė Lietuvos TSR mokslų akademijai – Lietuvių literatūros ir Lietuvių kalbos institutams, nuo 1952 m. – Lietuvių kalbos ir literatūros institutui. Nuo 1990 m. rūmai priklauso Lietuvių literatūros ir tautosakos institutui. Ansamblis yra išlaikęs pirminę eksterjero ir interjero architektūrą bei dekorą ir įrašytas į vietinės reikšmės architektūros paminklų sąrašą. Dabar čia įsikūręs Lietuvių literatūros ir tautosakos institutas.