Het gebouw is gebouwd op de plaats van een museumcomplex in Spaanse koloniale stijl dat verwoest is door de aardbeving in 1989. De elegante vormen en het originele materiaalgebruik, kenmerkend voor Jacques Herzog en Pierre de Meuron, lokten actief verzet uit bij de conservatieve autoriteiten van de stad, maar de volharding van de museumadministratie maakte het toch mogelijk om het project uit te voeren.
De structuur is volledig bekleed met koper (in totaal zijn er 7602 panelen van verschillende vormen gebruikt) en is het grootste gebouw ter wereld bedekt met dit metaal.
Het belangrijkste element van het project is een gebogen toren die boven de boomtoppen van Golden Gate Park uitsteekt, waar het museum zich bevindt. Het biedt uitzicht over de stad en het verbindt het gebouw ook met San Francisco: door de grootte van de toren werd het een opvallend element van het stedelijk landschap.
Het hoofdvolume, rechthoekig van opzet, wordt doorsneden door kleine binnenplaatsen beplant met varens. Glazen wanden hebben deze tuinen onderdeel gemaakt van het interieur van het museum.
Bijzondere aandacht werd besteed aan de architecten om de continue stroom van ruimte te benadrukken: de ingang van het museum is verbonden met een grote lobby door een open binnenplaats, van daaruit leidt een brede trap naar de hallen van de tweede verdieping. Dit wordt mede mogelijk gemaakt door de gebogen plattegronden van de beurshallen. De interieurs van het museum zijn versierd met eucalyptushout.
De kosten van het hele project bedroegen $ 190 miljoen, die werden verzameld door particulieren, ondanks het feit dat zowel de collectie (kunst uit Afrika, Oceanië, Meso-Amerika) als het museum zelf tot de stad behoren.
