Хрестоподібна об'ємно-планувальна структура триповерхового корпусу обумовлена виділенням спеціалізованих лікувальних відділень, об'єднаних між собою центральним вежоподібним об'ємом, до якого входять восьмикутні у плані приміщення вестибюля та розподільчих холів. З урахуванням гігієнічних вимог внутрішнє планування прямокутних корпусів-відділень визначила коридорна система з однобічним розміщенням палат і кабінетів. Типова конструктивна основа будівлі складається з цегляних поздовжніх та поперечних стін, що несуть плоскі перекриття стель. Асиметрична композиція споруди пов'язана із властивим архітектурі модерну вільним компонуванням мас. Покритий сірим теразитовим тиньком головний фасад складається з центральної частини і різновеликих крил. Його вирішено з використанням мотивів романоготичного будування (аркових вікон, щипців, декоративних машикулів). Роль акценту в композиції відіграє увінчана високим наметом група вхідних приміщень (складається з тамбура, зовнішніх і внутрішніх сходів). Проїзд з лівого крила на подвір'я підкреслено гранчастим еркером з оригінальним черепичним увінчанням. Йому відповідала покрівельна вежка (розібрана під час реконструкції 1930-х рр.) на лівому крилі будівлі. Архітектурні деталі фасаду лаконічні й витончені, інтер'єри раціональні. 1938-39 до головного корпусу, розрахованого на 50 ліжок, прибудовано праве, перпендикулярне до фронту вулиці, крило з вестибульною групою приміщень, із збереженням стилю первісної споруди (арх. Т. Волкобой, А. Сорокін). Оригінальний за композицією головний будинок ілюструє національно-романтичну течію пізнього модерну.
1933-61 в лікарні працював Іванов Вадим Миколайович (1892- 1962) — терапевт, акад. АМН СРСР (з 1953), акад. АН УРСР (з 1957), заслужений діяч науки УРСР (з 1947). 1933 на базі лікарні для обслуговування водників влаштовано терапевтичну клініку, яку В. Іванов очолював майже тридцять років. Одночасно викладав у Київському медичному інституті: завідувач кафедрами терапії санітарно-гігієнічного (1944-51) і стоматологічного факультетів (1945-48); керував госпітальною (1951-58) і факультетською (1958-62) терапевтичними клініками. 1953-62 — завідувач відділу Інституту фізіології АН УРС.Р. Очолював (з 1953) Українське терапевтичне товариство. Розробляв проблеми клінічної фізіології органів травлення, лікування виразкової хвороби, питання гастроентерологічної онкології. За впровадження (разом з інж. Овощниковим) томофлюорографії під час обстеження пацієнтів, уражених захворюванням легенів, В. Іванова відзначено Державною премією СРСР (1951).
Робочий кабінет ученого містився на другому поверсі в лівій частині будинку. Меморіальний музей В. Іванова влаштовано в конференц-залі на другому поверсі нового корпусу. У вестибюлі між першим і другим поверхами встановлено бюст В. Іванова (1963; ск. Е. Фрідман), на фасаді будинку — меморіальну бронзову дошку (1963; ск. І. Кавалерідзе, арх. Р. Викова).
До 1990-х рр. — лікарня водників ім. В. Іванова; тепер - Київська центральна басейнова клінічна лікарня Міністерства охорони здоров’я України.