Здание музея было основано в 1937 г. по чертежам и при участии сына Константина Андреевича Тренева - В. К. Тренева, тоже прозаика и автора многих очерков и историй морского флота. К.А. Тренев - лауреат Государственной премии СССР, советский драматург и творец общеизвестной драмы «Любовь Яровая», очень часто писал на своей даче в Ялте вместе со своим другом П.А. Павленко. В 1958 году было решено создать литературный филиал краеведческого музея в этом доме, поскольку к тому времени вдова К.А. Тренева подарила его городу. Все вещи в музее оставлены как мемориал.
Весь первый этаж музея посвящен деятельности и творчеству Тренева. Здесь есть его рабочий кабинет и вся обстановка осталась в первозданном виде. Есть много фотографий, рукописей и личных вещей автора. Также воссоздан небольшой уголок московской квартиры автора.
А вот комнаты второго этажа принадлежали Павленко. Здесь также имеется рабочий кабинет автора и его личные вещи. Автор создал роман «Счастье», главной мыслью которого был период восстановления в Крыму. Создана также экспозиция, повествующая об участии П.А. Павленко в Великой Отечественной войне, его послевоенных публикациях и деятельности депутата.