고분의 봉토는 방대형이며 네 귀는 동서남북의 방위선상에 놓여 있다. 무덤의 구조는 앞방 중앙에 달린 널길, 장방형의 앞방, 앞방과 널방 사이에 걸친 통로, 방형의 널방으로 된 두방무덤[二室墳]이다.
천장가구는 앞방은 천장부의 내면이 고르게 둥근 호선을 이루면서 좁혀 올라간 궁륭천장이고, 널방은 천장을 계단식으로 괴면서 팔각형으로 좁혀 올린 팔각굄천장이다.
널방은 크고 작은 석재로 축조하였으며, 널길과 앞방이 접하는 곳과 통로와 널방이 접하는 곳에는 나무문의 시설 흔적이 있고, 널방의 바닥 서반부에는 크고 작은 4장의 판석으로 된 관대가 마련되어 있다.
벽화의 내용은 인물·풍속도 및 사신도이며 두껍게 회칠한 앞방·널방의 네 벽과 널방 천장에 그려져 있다. 앞방과 널방에는 전체를 목조가옥구조로 보이게 하기 위해 각 벽 네 모서리에 기둥과 두공을 그렸다. 앞방의 벽에는 한 쌍의 안장과 인물·건물이 그려져 있다.
널방의 북벽에는 주인의 접객도(接客圖), 동벽에는 14명의 남녀가 대열을 지어 노래에 맞춰 춤을 추고 있는 가무도(歌舞圖)가 그려져 있다. 여기서 이 벽화고분이 ‘무용총’이라고 이름지어졌다.
서벽에는 수렵도(狩獵圖)가 그려져 있는데, 기복이 있는 산악에서 4명의 기마무사(騎馬武士)가 사냥을 하고 있는 장면을 사실적으로 잘 나타내고 있다.
남벽은 앞방으로 통하는 통로에 의해 벽면의 아랫부분이 동·서 두 부분으로 갈라져 있다. 갈라진 동쪽과 서쪽의 두 부분과 통로의 좌우 벽에는 각각 한 그루의 큰 나무가 그려져 있다. 천장에는 해·달·별·청룡·백호·비천·신선·기린과 이상한 짐승, 구름무늬·연꽃무늬·불꽃무늬 등이 그려져 있다.
무용총은 2004년 “고대 고구려 왕국의 수도와 무덤군”이라는 명칭으로 유네스코 세계문화유산에 등재되었다.