Il museo si trova a due passi dal centro di Milwaukee, a sole tre miglia dagli uffici direzionali della Harley-Davidson Motor Company: è composto di tre blocchi, per un totale di 12.000 metri quadrati, ma si estende su una superficie complessiva molto più ampia, organizzata su un parco in riva al Menomonee River.
Accanto ai tre edifici, spicca una torre in tralicci d'acciaio dal peso di oltre 13 tonnellate, alta trenta metri e recante al centro un gigantesco "Bar & Shield": un'idea che non era prevista nel progetto originale ma che è stata pensata e fortemente voluta da Willie G. Davidson.
La struttura richiama volutamente l'aspetto di fabbrica: "una fabbrica di emozioni" si è detto, infarcita di richiami alla meccanica rintracciabili nell'alternanza di vetro, cemento, acciaio, giganteschi cavi e bulloni.
Uno degli edifici, privo di finestre, custodisce gli oggetti più delicati, i documenti sensibili alla luce e il prezioso contenuto degli archivi. All'interno degli altri ambienti si trovano gli spazi adibiti all'esposizione, un bar, un ristorante attrezzato anche per ospitare grandi eventi (cui sono dedicate anche apposite aree della struttura) e anche un negozio di souvenir che vende il merchandising ufficiale del museo.
All'esterno gli spazi sono ampi: pensato per ospitare gratuitamente i cittadini di Milwaukee e i turisti che vogliano trascorrere del tempo libero all'aperto, il parco offre anche ampi viali pensati appositamente per facilitare il passaggio delle motociclette per eventuali parate, o la loro sosta affiancata.

Con oltre 8.000 oggetti esposti e 15.000 documenti fotografici, e la prospettiva di continue variazioni delle esposizioni dovute all'aggiornamento incessante delle collezioni, l'Harley-Davidson Museum rappresenta un punto di riferimento per gli appassionati.
Parte fondamentale dell'esposizione è rappresentata dalla quasi totalità delle motociclette prodotte in oltre un secolo di storia, oltre a una ricca rappresentanza dei prototipi più arditi e dei veicoli non direttamente legati al mondo delle motociclette (dal motoscafo in vetroresina disegnato da Willie G. in persona alle auto elettriche).
In alcune zone del Museo le motociclette sono esposte in vetrina o in piccoli recinti, in altre appese al soffitto, in altre ancora disposte l'una accanto all'altra come se fossero su una strada o su una pista da board-track: essenzialmente, la visita si sviluppa lungo un percorso cronologico in cui si aprono sale "tematiche", tipo quella dedicata ai motori (in cui sono esposte tutte le motorizzazioni utilizzate dall'azienda) o al mondo biker.
Ma il museo cela anche accessori, oggettistica, abbigliamento e materiale cartaceo che va dalle preziosissime fotografie e pubblicità d'epoca a documenti come il primo catalogo pubblicitario o il certificato di proprietà dell'Harley appartenuta a Elvis Presley…
Tra i prototipi, abbiamo visto dal vivo la Nova, una quattro cilindri a "V" raffreddata a liquido realizzata in collaborazione con Porsche, che avrebbe dovuto vedere la produzione negli anni Ottanta, vent'anni prima che l'accordo con la Casa tedesca portasse alla realizzazione della V-Rod.