คุ้มวิชัยราชาโดดเด่นด้วยสถาปัตยกรรมแบบ ผสมผสานระหว่างเรือนไม้ทรงมนิลา (Manila Roof) และเรือนขนมปังขิง (Gingerbread House) ร่วมกับสถาปัตยกรรมแบบล้านนา อาคารเป็นเรือนไม้สักทอง 2 ชั้น ทาสีครีมและเขียว จุดเด่นที่สุดคือการประดับตกแต่งด้วย "ไม้ฉลุลาย" ที่มีความละเอียดอ่อนมาก ตั้งแต่หน้าจั่ว บังลม ระเบียง ไปจนถึงช่องลมเหนือบานประตูและหน้าต่าง โดยเฉพาะที่ยอดหน้าจั่วจะมีลักษณะเป็น "เสากลึง" และมีครีบชายคาฉลุลายคล้ายหยาดน้ำฝน หลังคามุงด้วย ไม้แป้นเกล็ด (แผ่นไม้สักตัดเป็นแผ่นเล็กๆ) ตามแบบโบราณ สถาปัตยกรรมแบบนี้เป็นที่นิยมในหมู่ชนชั้นสูงยุคต้นรัตนโกสินทร์ (รัชกาลที่ 4-6) ซึ่งได้รับอิทธิพลจากยุคอาณานิคม