Gudhjem Museum er indrettet i den gamle stationsbygning fra 1916, tegnet af arkitekterne Kay Fisker og Aage Rafn. Bygningen blev sat til salg i 1968 og købt af Gudhjem By- og Mindeforening i samarbejde med malerne Paul Høm og Axel Munch, der personligt måtte stille kaution for købesummen.

Stationsbygningen blev indrettet til et museum hvor værker af bornholmske malere, keramikere og billedhuggere kunne udstille deres arbejder.

Desværre var bygningen ikke særligt velegnet som museum, derfor blev der arbejdet meget ihærdigt på at skaffe midler til en tilbygning, hvor hvor der skulle kunne arrangeres udstillinger, koncerter samt at man også gerne ville have muligheder for at kunne afholde foredrag for publikum. I slutningen af 1980’erne havde man endelig indsamlet midler nok til at en tilbygning kunne opføres. Tegningen til den nye bygning blev udført af arkitekt Niels Frithiof Truelsen og indviet i 1991.

Den nye tilbygning er af en beskeden størrelse, men der er integreret mange forskellige muligheder hvilket gør at rummet kan få mange forskellige funktioner. Der er store ovenlysvinduer og ekstra store vinduer mod øst, der bevirker at der kommer et flot og roligt lys i bygningen. For at kunne rumme større udstillinger, har man benyttet sig af skydevægge, så man får større vægareal til udstilling. Til at forbinde den gamle bygning med den nye, har man bygget en glasgang.

Selv om man nu havde et museum med god plads til udstillinger, var der og stadig et pladsproblem. Problemet var at der var mangel på oplagringsplads. Gennem tiden har museet fået en del effekter som ikke er konstant i udstillingen. Det fik man heldigvis en løsning på i 2001, hvor man indviede et magasin, der var blevetbygget til det nye udstillings-lokale.

Museet har nogle faste udstillinger der bl.a. rummer værker af maler og grafiker Sigurd Vasegaard og en samling skitser af Oluf Høst. I museets hovedbygning, stationen, er der på 1. salen indrettet et mindre lokalhistorisk rum.

Hver vinter bliver museets rum fyldt med aktiviteter fra væveholdet, hvor der kan være helt op til 30 væve. De færdige produkter bliver udstillet til påske.

Har man interesse i vævning, bliver der afholdt kurser hvor man kan tilmelde sig.

De personer der er tilknyttet til museet, er fra bestyrelsen og arbejder frivilligt.