Het nieuwe gebouw, ter waarde van 79 miljoen euro, bevindt zich tussen het stadsstation, de belangrijkste winkelstraat Porschestraße en het Volkswagen-fabriekscomplex. In de buurt zijn er spoorlijnen en een scheepvaartkanaal. Zo'n omgeving voor toekomstige bouw had de architect moeten afschrikken, maar Hadid betrad met succes haar museum het industriële landschap.
Het gebouw is boven de grond opgetild op tien dubbele pilaren die lijken op omgekeerde kegels. Ze herbergen een museumboekhandel, een auditorium met 250 zitplaatsen, een conferentieruimte en een toegang tot het museum.
Het grootste deel van het gebouw wordt dus ingenomen door één tentoonstellingsruimte; er zijn geen duidelijke scheidslijnen tussen afzonderlijke kennisgebieden, gepresenteerd in de vorm van verschillende installaties. De meeste kunnen door elke bezoeker worden gelanceerd; aldus hopen de organisatoren van het museum, door de directe deelname van het publiek, de wetten van de fysica, de chemische eigenschappen van stoffen en de grondslagen van de biologie voor hen begrijpelijker te maken.
In deze tentoonstellingsruimte is er geen voorgeschreven volgorde van inspectie, en dankzij de eigenaardigheden van de architectuur van Hadid, verliest zelfs een persoon die zich een architectonisch project en zijn plan voorstelt, na een paar minuten zijn oriëntatie. De plafonds dalen naar beneden of vormen ruime hallen; de vloer stijgt en daalt; de muren naderen elkaar en gaan weer uit elkaar. Maar dit wordt door de klanten gepresenteerd als een verdienste van het gebouw: de spontaniteit en natuurlijkheid van de overgang van de ene expositie naar de andere, van het ene thema naar het andere, moeten bijdragen tot de "verteerbaarheid" van de ontvangen informatie. Zaha Hadid beschrijft het interieur van het museum als een reeks exploderende deeltjes.
Bijzondere aandacht werd ook besteed aan de vormgeving van de site rond het museum. Daar ontstond een soort stadsplein, een verbinding tussen het station en de Volkswagen-fabriek, waar naast productiefaciliteiten ook het winkel- en uitgaanscomplex Autostadt is gevestigd. Bezoekers moeten onder het museumgebouw door, langs het pad aangegeven door een felblauwe lijn geplaveid op het asfalt.
