张作霖别墅位于兴城铁路疗养院北院内的核心地段，是融东洋格局和西欧风韵为一体的小型建筑群，小巧玲珑，工艺精萃。这座别墅始建于20世纪20年代，全部建筑面积2000多平方米，占地面积达5000多平方米。是一所面南背北的小建筑群，围绕一眼大温泉而建。设有门厅、前厅和后厅三层套院。

张作霖因一直忙于战事，并没有在这座别墅住过，只是在别墅破土动工的那天，他的五姨太曾专程来兴城，到别墅转了一圈。别墅建成后，张学良将军曾携赵一荻小姐来此小憩，并在别墅两侧亲手种下虎皮松两株，至今仍有一棵尚存。