Esta casa pertenecía a una de las familias más ilustres de El Toboso, los Martínez Zarco de Morales, cuyos escudos podemos ver en la fachada. Según la tradición, en época cervantina fue habitada por don Esteban y doña Ana, su hermana, quien inspiró el personaje de la sin par Dulcinea de El Toboso.

El edificio que alberga el Museo casa Dulcinea del Toboso conserva parte de su estructura original que se remonta al S. XVI y, a pesar de las diversas transformaciones experimentadas a lo largo del tiempo, conserva el carácter de la típica casa manchega perteneciente un labriego acomodado a un hidalgo con sus diversas dependencias: cocina, patio, molino, bodega, corrales, pozos, etc. 

Desde el punto de vista arquitectónico el edificio consta de dos plantas, la superior, bastante alterada en las obras de la década de los sesenta, y rematada por un torreón moderno (la popular “torrecilla” que le da nombre) y la inferior, abierta a un gran patio trasero. La fachada es de mampostería en la planta baja mientras que la planta superior está construida con tapial y ladrillo encalados. La portada es de sillería con dovelas adinteladas y rematadas por sendos escudos heráldicos de los Martínez Zarco de Morales. 

El interior, al que se accede por un zaguán, presenta un pavimento de guijarro que se abre a diversas estancias de servicio, destacando la cocina, la despensa y la bodega a la izquierda de la entrada y, a la derecha, una escalera que comunica con el piso superior y un acceso a una estancia de planta cuadrangular con un molino de aceite o almazara de tracción animal. Desde el molino o desde un pequeño patio porticado se da salida a un gran patio o corral a través del cual se accede a una de las construcciones más llamativas y originales, un palomar formado por cuatro crujías de muros cubiertos de columbarios. En el patio se accede a un amplio corral que conserva un antiguo pozo de brocal de piedra junto al que crecen unos grandes olmos que bien podrían ser centenarios. En el extremo del corral se instaló, en 1971, un lagar con una enorme prensa de aceite o uva, cuya viga, de madera maciza, mide unos 15 metros de longitud. Por último, en la planta superior y además del acceso a la torre, se encuentran las estancias destinadas a la vida social (las más cercanas a la escalera de acceso) y a la vida íntima (las alcobas y estrado femenino al fondo).