Al centre s’hi inscriu un volum cilíndric que travessa verticalment totes les plantes –des del soterrani fins a la coberta– i articula, al llarg d’un eix longitudinal, les zones d'exposició, constituïdes per tres nivells a partir de la planta baixa.
L'arquitectura de Richard Meier reinterpreta formalment el racionalisme, amb referències als mestres del moviment modern i en particular a Le Corbusier. L’edifici és el resultat de combinar elements de línies rectes amb d’altres de corbes, i aquesta geometria se suavitza amb la llum exterior, que penetra a l'edifici a través de galeries obertes i grans claraboies.
L'edifici rep il•luminació natural tant per les obertures i escletxes de les cantonades com pels murs cortina i les claraboies de la coberta. Així, alguns forjats se separen de la línia de la façana i dels tancaments, i permeten la continuïtat de la llum zenital. Aquest mateixa idea es va aplicar a l'atri, l’espai de relació per excel•lència de l’edifici. En aquest cas es va resoldre amb una galeria vertical, paral•lela a la façana, que filtra i reparteix la llum pels tres nivells de circulació interior del museu. L’atri també vincula les plantes públiques a través de les rampes d’accés i d’un passadís que condueix a les sales d'exposició.