日治時期的煉金樓，曾經是存放黃金的場所，也曾經是「金瓜石旅館」的地點。二戰後，臺灣金屬鑛業股份有限公司(臺金公司)籌備時期，煉金樓曾短暫作為煉金工廠，後來煉金工廠遷移至水湳洞，煉金樓即轉為其他用途。 　　

煉金樓是兩層樓磚造建築，一樓正門右側在臺金公司時期曾經是福利社辦公室，管理球場、電影院、供應社、圖書館、餐廳、理髪店等福利設施。後來更改為土地銀行基隆分行臨時代辦所，臺金公司的出納課亦曾短期遷移於此，發放礦區員工薪水。一樓左側則是臺金公司工會辦公室;二樓則為國民黨黨部安全室。 　　

由於這棟建築曾經用來收藏金子並曾作為煉金使用，黃金博物館開館後，即命名為「煉金樓」。煉金樓的二樓外牆，頂部裝飾文(GC)意義不詳，有人猜測是金銅(Gold、Copper)的縮寫;立面的十三溝面磚，在木造宿舍環繞的金瓜石聚落當中，則顯得造型格外特殊。 　　

煉金樓的一樓右側，是小型特展室，不定期推出當期主題特展。一樓左側為煉金劇場空間，播放「金桑的山城歲月」，介紹昔日礦業開採時期，水金九礦山聚落的生活點滴。煉金劇場內的煉金遺址區，則見證昔日的煉金歲月。二樓也是常設展室，透過多媒體互動體驗，提供民眾「河流淘金」的樂趣。頂樓的景觀平台，可以眺望基隆山、茶壺山、本山，金瓜石聚落的景觀盡收眼底，因考量民眾參觀安全，頂樓空間暫不開放。