L'hôpital des galériens est situé en bord de mer, au sud du port de la Darse, derrière la vieille forge. C'est un bâtiment de plan allongé de 70 mètres de long sur 20 mètres de large. Sur le linteau de la porte principale est sculptée la date de 1769, associée à une croix de Savoie. Le bâtiment comporte trois niveaux, divisés en trois longues galeries. Le rez-de-chaussée est composé de galeries voutées dont celle du centre est la plus imposante. Les voutes sont soutenues par douze piliers en pierre espacés de 5 mètres. La grande salle du bagne a conservé ses dalles en pierre d'origine (pierre de taille pour celles qui tenaient les chaines des bagnards et pierre de schiste noir en quinconce pour les autres). Cette salle servait dans les années 1950-1960 à ranger les filets à plancton de la station marine. A l'extrémité se trouve une ancienne chapelle fermée par une grille métallique monumentale, dotée d'une croix latine. Côté mer, le bâtiment est flanqué de deux postes de guet pourvu de meurtrières qui enjambent le chemin de ronde appelé Promenade des professeurs Barrois et Korotneff, en hommage aux fondateurs du laboratoire marin. Le bâtiment dispose d'un accès direct à la mer grâce à un embarcadère privé. Celui-ci est en pierre de taille blanche de 18 mètres de long, avec un parapet protecteur au sud ; il est doté d'un ancien canon en fonte scellé en son centre pour l'amarrage des bateaux.