In het begin van de jaren veertig kocht John Entenza, eigenaar van het tijdschrift Arts & Architecture en oprichter van het Case Study Program, 5 acres land op een beboste bluf die ooit deel uitmaakte van het grote landgoed van Will Rogers. Hij verkocht 1,4 acres van dit land aan Charles en Ray in 1945. Het ontwerp van hun huis werd in 1945 door Charles Eames samen met collega-architect Eero Saarinen voor het eerst geschetst als een verhoogde doos van staal en glas die uit de helling steekt en de oprijlaan overspant voordat hij dramatisch uitkraagt over de voortuin. De constructie zou volledig bestaan uit onderdelen uit de catalogus van staalfabrikanten. Onmiddellijk na de oorlog waren deze onderdelen echter zeer schaars. Tegen de tijd dat de materialen drie jaar later arriveerden, was veel tijd voor de bouw besteed aan picknicken en het verkennen van het perceel waar het huis zou komen te staan. Na een periode van intense samenwerking tussen Charles en Ray, werd het ontwerp radicaal veranderd om rustiger in het land te staan en geen inbreuk te maken op de aangename weide die voor het huis lag. Hoewel Eero Saarinen geen bijdrage had aan het gebouwde Eames House, ontwierp hij wel samen met Charles Eames het ernaast gelegen Entenza House (Case Study House #9) voor John Entenza.
Het nieuwe ontwerp van het Eames House bestond uit een woongebouw en een studiogebouw, verscholen in de helling van het landschap, met een 2,4 m hoog en 200 m hoog gebouw.4 m hoge en 60 m lange betonnen steunmuur. De benedenverdieping van de woning bestaat uit een woonkamer met alkoof, een hal met kasten en een wenteltrap, een keuken en een bijkeuken. Op de bovenverdieping bevinden zich twee slaapkamers die uitkijken op de dubbelhoge woonkamer op de mezzanine. De tweede verdieping van de woning heeft ook twee badkamers, meerdere gangen gevuld met aluminium kasten, en een met draad ingewerkte lichtkoepel. Het studiogebouw heeft een soortgelijke mezzanine, maar is veel korter van lengte. Op de benedenverdieping van de studio bevinden zich een wasbak, een badkamer, een donkere kamer voor het verwerken van foto’s en een grote open ruimte met een dubbele hoogte. De bovenverdieping werd hoofdzakelijk gebruikt als opslagruimte, maar werd af en toe gastenverblijf. Er werd ook een binnenplaats geïntroduceerd, die de woning scheidt van de atelierruimte. Voor dit herziene ontwerp was slechts één extra balk nodig. De 17 voet (5,1 m) hoge gevel is opgedeeld in een strak geometrische compositie van felgekleurde en neutraalgekleurde panelen tussen dunne stalen kolommen en schoren, geschilderd “een warm grijs”. In de loop van de tijd is het grijs door schilderingen zwart geworden. De ingangsdeur is gemarkeerd met een paneel van bladgoud erboven. Een bestaande rij eucalyptusbomen, geplant in de jaren 1880 door Abbot Kinney, werd behouden langs de blootgestelde muur van het huis, wat zorgt voor wat schaduw en een visueel contrast met de gedurfde gevel van het huis.
Wat het interieurontwerp betreft, omvat de collectie van de Eames onder meer: een Isamu Noguchi-vloerlamp, volkskunst en abstract-expressionistische kunst, Japanse kokeshi-poppen, Chinese gelakte kussens, indiaanse manden, Thonet-stoelen en talrijke Eames-meubelontwerpen (waarvan sommige nooit verder kwamen dan het prototypestadium). De maximalistische interieurs werden door de Eameses gegroepeerd in idiosyncratische tableaus en de inrichting van het huis heeft de discussie aangewakkerd dat de Eameses het modernisme “vermenselijkten”.
Van de vijfentwintig gebouwde Case Study Houses wordt het Eames-huis beschouwd als het meest succesvolle, zowel als architectonisch statement als in de vorm van een comfortabele, functionele leefruimte. De brutale strakheid van het ontwerp maakte het tot een favoriet decor voor modeshoots in de jaren 1950 en 1960 voor publicaties als Vogue. Misschien is het bewijs van het succes in het vervullen van zijn programma het feit dat het in het centrum van het leven en werk van de Eameses bleef vanaf het moment dat ze erin trokken (kerstavond 1949) tot aan hun dood.
Eames House is een prominent architectonisch voorbeeld met de invloed van de De Stijl-beweging buiten Europa. De schuifwanden en ramen geven het de kenmerkende veelzijdigheid en openheid van de De Stijl-beweging.
Na de dood van de Eameses is het huis grotendeels ongewijzigd gebleven.