El acervo del Museo Casa Estudio Diego Rivera y Frida Kahlo lo constituyen las casas gemelas, hoy el más importante ejemplo existente de la arquitectura funcionalista que, desarrollada por Le Corbusier, fue asimilada y aplicada por O'Gorman en México.

La casa la heredó su hija, Ruth Rivera Marín, que la donó al INBA.

Esta nueva propuesta resalta la simplicidad de las formas y concede gran pureza a la construcción.

Primero experimentó con la edificación de una casa-estudio ubicada en el terreno más bajo.

Aunque dijo que estaba destinada a su padre Cecil Crawford O’Gorman, hay motivos para asegurar que en realidad deseaba mostrarla a Diego Rivera, esposo de su amiga de la adolescencia, Frida Kahlo.

O’Gorman conocía las propuestas arquitectónicas de la vanguardia europea, en particular, la del afamado arquitecto Le Corbusier.

Un año después terminó las dos casas estudio, mientras Diego y Frida se encontraban en Detroit.

Estos elementos están presentes en el estudio de Diego, que sin embargo, es más grande y complejo, como lo demuestra el área de doble altura sobre la que se ubica una extensión del estudio.

La casa de Frida no sigue modelos específicos y la escalera exterior que lleva a la azotea representa una notable innovación, con los peldaños de concreto en ménsula y un pasamanos tubular reducido al mínimo.

Aparecen de nuevo las instalaciones eléctricas a la vista, así como los pasamanos tubulares, todavía más abundantes.

En el resto de la planta hay una recámara y un baño cerrados al público.

[5]​ Se llega al segundo piso tanto por el último tramo de la escalera exterior como por la interior y vuelve a encontrarse un vestíbulo, que en este caso conduce a la izquierda, al espacio más importante de todos: el estudio del pintor.

Del vestíbulo arranca otro tramo de la escalera interior, hacia el tercer piso.

Hay un mueble o planero empotrado para el resguardo de dibujos y un sillón del mobiliario original.

La puerta exterior de este espacio lleva a una pequeña azotea (la cubierta del anexo del estudio) que permite ver el conjunto completo, incluyendo la casa de 1929 y su terreno.

El muro del estudio sigue hacia arriba hasta rematar con los dientes de sierra, que desaguan hacia un canal de concreto conectado al tubo metálico que baja al suelo.

Que gira y termina en línea recta frente la puerta de acceso en el primer piso.

Por último, la pequeña recámara, que apenas permite alojar una cama individual, se ubica al lado de la escalera, con la ventana hacia el sur.

Las cercas de cactos que rodean el sitio dan una total transparencia a sus límites, lo que permite integrar visualmente esta casa a las construcciones vecinas de Diego y Frida.

Como todos los elementos metálicos, éstos muestran la pintura roja anticorrosiva usual en la época.

Bajo ésta se ubica una estufa metálica a manera de calefacción.

Aunque las fábricas ya habían utilizado íntegramente fachadas de cristal, aún no ocurría lo mismo en la arquitectura doméstica.

En esta casa se emplearon tres de las caras que cierran un espacio.

El pasillo más largo conduce a las tres recámaras: dos de ellas muy pequeñas y la principal con su propio baño, actualmente áreas operativas del museo.

El pasillo más corto tiene un nicho para alojar un calentador de leña o combustible como se le llamaba, colocado donde su función lo hace más eficiente, cerca de los dos baños.

Merece atención la solución con poleas para abrir las ventilas, cuya altura impide moverlas a mano.

El área a la vista contenía el lavadero y un calentador de agua; actualmente aloja parte del equipo de enfriamiento del espacio para exposiciones.

Igualmente característicos son los tinacos, siempre perceptibles y terminados con la pintura roja antioxidante.

En la esquina inferior izquierda, la representación de un cadáver hace alusión a la discusión estéril y el atraso.

[8]​ En el dibujo original de O’Gorman para esta pequeña construcción, se anota que alojaría un laboratorio y un archivo fotográfico, aunque no consta que estuviese pensando en Guillermo Kahlo, padre de Frida.