Wilhelm Overbeck ließ 1904 einen Gebäudekomplex in Auftrag geben, der aus einer Brotfabrik mit Verwaltungstrakt, einem Wohnhaus mit Garten sowie einem Maschinenhaus bestand. Die Bauleitung lag in den Händen des 1899 gegründeten Baugeschäfts Franz Brüggemann. Wohnhaus, Bäckerei und Verwaltungstrakt bildeten eine dreiflügelige Anordnung in U-Form, die zur Straße hin durch eine Mauer begrenzt wird. Dadurch entstand ein abgeschlossener Innenhof, der späterhin auch als Parkplatz für die Lieferwagen genutzt wurde. Zudem baute man westlich vom Wohngebäude auf einer benachbarten Parzelle einen Pferdestall. In der Frühphase wurde das Brot nämlich noch mithilfe von Pferdekutschen ausgeliefert. Ab 1913 erfolgte der Um- und Ausbau des Wohntraktes zu einer ansehnlichen Stadtvilla. An der Außenseite des Wohnhauses wurde ein kleiner Garten mit Springbrunnen und Stallungen angelegt. Die zweigeschossige Villa besitzt eine verputzte Fassade und ein Mansarddach. Über dem straßenseitigen Eingang erhebt sich im ersten Obergeschoss ein markanter Eckerker. Der Eingangsbereich weist einen Laubengang auf. Im großzügig angelegten Dachgeschoss des Fabrikgebäudes, welches in den folgenden Jahren ebenfalls modernisiert wurde, lagerte der Mehlvorrat für die Brotproduktion. 
Die nicht selten so umgesetzte Verknüpfung von Wohn- und Produktionsstätte ermöglichte dem Unternehmer, eine dauerhafte Präsenz zu zeigen, bei Störfällen schnell vor Ort zu sein und eine Kontrollfunktion über den Herstellungsprozess auszuüben. Mit ihrem repräsentativen Wohnhaus demonstriert die Brotfabrik aber auch Selbstbewusstsein und Stolz eines erfolgreichen Unternehmers. In der Brotfabrik waren zu Hochzeiten 200 Arbeiter in drei Schichten beschäftigt. Die W. und F. Overbeck Brotfabrik mit Sitz Arnoldstraße 58 entwickelte sich in der Folge neben der im Jahr 1858 gegründeten König-Brauerei zum größten Arbeitgeber im Stadtteil. 
Im Jahr 1970 endete die Brotproduktion in der Fabrik, wobei diese mit dem Wohnhaus und den angrenzenden Grundstücken in Familienbesitz blieben. Am 31.05.2012 wurde die Brotfabrik mit Wohnhaus und Nebengebäuden als Baudenkmal im Bezirk Meiderich/Beeck in die Denkmalliste der Stadt Duisburg aufgenommen. Das Gebäudeensemble liegt in unmittelbarer Nähe zum Stadtteil Bruckhausen mit seinem neugeschaffenen Grüngürtel Duisburg-Nord. Heute nutzt der Urenkel des Firmengründers, der Künstler Cyrus Overbeck (*1970), das Fabrikgebäude als Atelier.