Το Βυζαντινό Μουσείο Χίου στεγάζεται στο Οθωμανικό Τέμενος Μετζιτιέ, το οποίο κτίσθηκε με χορηγία του Σουλτάνου Αβδούλ Μετζήτ στα μέσα του 19ου αιώνα στην πλατεία της πόλης Χίου. Αποτελείται από το ξυλόστεγο προστώο, την κεντρική αίθουσα που καλύπτεται με τρούλλο και ένα ευρύχωρο υπόγειο. Στην πλακόστρωτη αυλή του υπάρχουν, σε συμμετρικές θέσεις, δύο όμοια μικρά λιθόκτιστα οικοδομήματα. Το ένα είναι κρήνη με επένδυση από μαρμάρινες πλάκες και το δεύτερο λειτουργεί σήμερα ως χώρος προβολής οπτικοακουστικού υλικού.

Η αναστήλωση του τεμένους υλοποιήθηκε εντός του Τρίτου Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης (Γ΄ Κ.Π.Σ.), με χρηματοδότηση του Περιφερειακού Επιχειρησιακού Προγράμματος Βορείου Αιγαίου. Το έργο εκτελέστηκε με την διαδικασία της αυτεπιστασίας από την 3η Εφορεία Βυζαντινών Αρχαιοτήτων.

Οι δυσκολίες υλοποίησής του πολλές, όσες και οι προκλήσεις, με απώτερο στόχο επέμβασης την διατήρηση και τον σεβασμό του μνημειακού χαρακτήρα του κτηρίου και την διαμόρφωσή του για να δεχτεί την μόνιμη έκθεση. Μία έκθεση που δεν θίγει στο εσωτερικό τον χαρακτήρα του μνημείου (για την τοποθέτηση των εκθεμάτων δεν τρυπήθηκαν οι τοίχοι), αλλά αντιθέτως συμβάλλει στην ανάδειξή του, καθιστώντας παράλληλα το ίδιο το κτήριο ένα έκθεμα. Συνεπώς, το τέμενος και η έκθεση συνυπάρχουν αρμονικά και αλληλοσυμπληρώνονται.

Η έκθεση περιλαμβάνει τέσσερις θεματικές ενότητες. Κάθε ενότητα σχολιάζεται με κείμενα και εποπτικό υλικό γενικού ή ειδικού περιεχομένου. Όλα τα εκθέματα έχουν δίγλωσση λεζάντα. Ο επισκέπτης έχει την δυνατότητα να κινηθεί στον χώρο της έκθεσης είτε ακολουθώντας την καθορισμένη πορεία, είτε ελεύθερα.