Erigé contre le mur d’enceinte sud-est du fort, sur une esplanade en forme de « V » de la victoire, le mémorial de la France Combattante est construit en grès rose des Vosges. Un mur long de 150 mètres porte seize hauts-reliefs en bronze, œuvres de seize sculpteurs différents, allégories de l'héroïsme des combattants et des formes multiples du combat. Au centre, se dresse une croix de Lorraine de 12 mètres de haut devant laquelle brûle en permanence la « flamme de la résistance ». De chaque côté de la croix, deux portes en bronze permettent d'accéder à la crypte funéraire et au parcours du souvenir qui mène au site historique et à la clairière des fusillés.  

A l’intérieur du mémorial, dans la pièce attenante à la crypte, une muséographie présente l'histoire du mémorial voulu par le général de Gaulle. Une légende longtemps véhiculée par les gardiens du Mont-Valérien voulait que le général de Gaulle, lors des cérémonies du 18 Juin, après avoir rallumé la Flamme de la Résistance et parcouru la crypte des 16 Morts pour la France, se soit recueilli pendant des heures entières dans un petit bureau adjacent à la crypte. Or, les archives découvertes notamment à l’ECPAD ont permis de vérifier que lors de cette cérémonie, le Général ne pénétrait pas dans ce bureau qui alors abritait les gardiens du mémorial.
D’où vient alors cette légende ? Avant l’aménagement muséographique, qui rappelle l’œuvre du général de Gaulle au Mont-Valérien de 1944 à 1962, la présence dans cette pièce de meubles de récupération (fauteuils et table), d’un bouquet de fleurs artificielles et d’une photocopie du portrait du général de Gaulle n’était que le fait des gardiens du mémorial qui avaient voulu rappeler le passage du chef de la France Libre en ces lieux.

Dans la crypte se trouvent les dépouilles des 16 combattants et un caveau vide réservé au dernier Compagnon de la Libération. Ils symbolisent la France au combat de 1939 à 1945 et les divers aspects de la lutte engagée : les soldats de la campagne de 1939-1940, ceux des Forces françaises libres, les résistants de l’intérieur, et les combattants de l’armée de Libération. Une résistante déportée est également choisie pour évoquer le martyr de la déportation.