Le château de By prend place au sein d’une propriété d’une superficie de 3 hectares et 82 ares environ, close de murs et de palissade et délimitée sur trois côtés par des voies : à l’ouest le chemin des Hurets, au nord la rue de la Gare, et à l’est la rue Rosa bonheur dite avant rue de Chantoiseau.

Avant son acquisition par Rosa Bonheur, le corps principal du château de By semblait semi-double en profondeur et comprenait des caves, un rez-de-chaussée et deux étages, ainsi que des greniers au-dessus. Au rez-de-chaussée se déployaient un vestibule, un grand salon, une chambre à coucher, une salle de bain et des cabinets, une chambre de domestique, une salle à manger, l’office et la cuisine. Le premier étage quant à lui présentait cinq chambres à coucher de différentes couleurs et une chambre de domestique, tandis que le deuxième étage était composé de deux chambres à coucher, un cabinet et une salle de billard. Ce corps principal donnait sur une cour d’honneur fermée d’une grille, l’entrée principale de la demeure donnant sur la rue de Chantoiseau (aujourd’hui rue Rosa Bonheur) par une petite porte de service et une grande grille. La demeure était complétée d’une aile de service latérale, avec un logement de jardinier, de grands greniers, une remise pour plusieurs voitures, deux écuries, une sellerie et, au-dessus, des logements de domestiques. Divers communs, serres et petits corps de bâtiment se déployaient sur le terrain.

L’ordonnance ancienne des façades n’est pas connue, mais les façades actuelles sont composées de briques recouvertes d’enduit blanc, laissées apparentes dans les angles et autour des fenêtres, tandis que les toits sont en ardoise.

Rosa Bonheur fit rénover le domaine et le château de By et ajouta un vaste atelier au-dessus des communs en 1859-1860. Pour ces travaux, elle fit appel à l’architecte industriel français Jules Saulnier, auteur du « moulin Saulnier » à Noisiel, qu’elle avait probablement rencontré dans le quartier du Luxembourg où tous deux avaient leurs ateliers et à qui elle avait déjà fait appel lors de l’acte de vente comme « conseils ». Sa maison-atelier est la plus ancienne création résidentielle de Jules Saulnier encore debout et la mieux conservée.

La nouvelle propriétaire fit également restaurer, par Nathalie Micas, les meubles qu’elle avait acquis en même temps que le château.

De style néo-gothique, l’atelier est construit au-dessus de la remise et de la buanderie. Il présente une structure en bois et brique apparente, avec des croisillons de bois d’origine et un remplissage de briques émaillés. Les briques, de couleurs différentes, forment des motifs sur les façades, créant des semblants de niveaux différents. Les briques utilisées sont de tailles différentes, fines dans les remplissages entre les croisillons, et plus épaisses dans la travée de la fenêtre principale de la façade sur cour.

L’atelier et le reste du château ont fait l’objet de peu de transformations depuis cette rénovation, présentant un aspect proche de celui voulu par Rosa Bonheur.

La propriété présente également un grand parc peuplé de fabriques (pavillon Louis XVI, serre et verrière probablement sorties des ateliers Eiffel, « chambre à raisin », écuries), que Rosa Bonheur fit aménager en ajoutant des cabanes et des enclos pour différentes sortes d’animaux. Elle demanda également à Jules Saulnier de remanier la « chambre à raisin », pavillon en rez-de-chaussée de plan rectangulaire (ancienne chapelle consacrée le 13 juillet 1775, construite par Anne Leleu qui s’y fit enterrer). Appréciant particulièrement le pavillon Louis XVI, petit pavillon hexagonal qu’elle appelait le « kiosque », elle fit restaurer par Nathalie Mucas les décors peints à l’intérieur. La cour d’honneur et le portail ne furent pas modifiés, à l’exception du vantail de la porte piétonne, qui s’apparente à certaines autres menuiseries que Jules Saulnier dessina pour le château de By. La propriété comportait également un grand jardin à l’anglaise aujourd’hui disparu, ainsi qu’un jardin potager et fruitier situé sur une parcelle de l’autre côté de la rue de Chantoiseau qui n’appartient plus au domaine.

En 1898, Rosa Bonheur prit la décision d'installer un système d'éclairage électrique, et de faire construire un second atelier par l'architecte Alexandre Jacob, plus volumineux et plus lumineux, reprochant au premier son exiguïté et l'absence d'une large baie vitrée. Elle donna elle-même les dimensions de ce petit édifice placé dans le jardin, qui devait posséder une large fenêtre et un plafond vitré. Rosa Bonheur souhaitait qu'il serve d'atelier commun à Anna Kumpke et elle-même. Leurs initiales ont été inscrites avec la date du 29 août 1898 sur la première pierre.