Samotný prostor je tvořen třemi patry, přestože z pohledu z ulice vila působí jako přízemní jednopodlažní budova. Horní patro obsahuje přijímací halu, oddělené ložnice manželů Tugendhatových (se sociálním zařízením), dva dětské pokoje a pokoj vychovatelky (druhé sociální zařízení) a rozlehlou terasu. K hornímu patru přiléhá také byt správce a garáž pro dvě auta. Konstrukci vily tvoří ocelový skelet, železobetonové stropy a cihelné zdivo. Terasy a schodiště mají travertinové obklady. Nosné ocelové pilíře architekt nijak neskrýval, jen je v obytné části nechal obalit chromovanými krytkami.^[8]

Prostřední patro sloužilo jako obytná a reprezentativní část. Obsahuje volný prostor náznakově dělený závěsy, jednou dřevěnou půlkruhovou stěnou (oddělující jídelní prostor) a jednou tzv. onyxovou příčkou, oddělující pracovní prostor od obývacího. Onyxová stěna (nejde zde o minerál onyx, nýbrž o odrůdu aragonitu^[9]) má tu jedinečnou vlastnost, že pod určitým úhlem propouští sluneční paprsky a mění se tak její barva. Pořízení onyxové stěny bylo však velmi nákladné – stěna stála 200 000 prvorepublikových korun.^[10] Součástí prostředního patra je i skleněnou stěnou oddělená zimní zahrada, která měla své vlastní mikroklima. Celá přední strana pokoje je prosklená sedmi velkými tabulemi velmi průzračného skla o rozměrech 5 × 3,5 metru a síle 9,8 mm.^[11] Dvě z těchto tabulí bylo možno posouvat elektromotory, případně je celé zasunout pod podlahu a otevřít tak pokoj do zahrady.

Ve spodním patře jsou vystaveny fotografie Fritze Tugendhata dokumentující stavbu a zařízení vily. Právě Tugendhatova záliba ve fotografování byla důležitým zdrojem pro původní vzhled domu, podle kterého se orientovaly návrh a provedení rekonstrukce vily v letech 2010–2012.Spodní patro, které je v současné době přístupné v rámci rozšířeného návštěvního okruhu, bylo vyhrazeno služebnictvu a technickému zázemí (strojovna vzduchotechniky, kotelna, strojovna pro elektrické spouštění oken, prádelna, fotokomora, místnost pro kožichy). Vytápění prostředního patra bylo na tehdejší dobu pokrokovým – na rozdíl od horního a spodního patra, kde byly normální radiátory, se prostřední patro vytápělo horkým vzduchem. Horký vzduch bylo možno pomocí technického zařízení, umístěného ve zvlášť vyhrazené místnosti ve spodním patře, nejdříve smísit s čerstvým vzduchem přiváděným průduchem z technické terasy nebo v létě s chladným vzduchem z chladicí místnosti, kde byl ochlazován vodou polévanými mořskými kameny. Smíšený vzduch byl poté zbaven nečistot v olejovém filtru, následně „provoněn“ ve filtru z cedrových hoblin a pak vháněn do obytného patra průduchy v podlaze a ve stěnách.