De nieuwe vleugel van 10 verdiepingen vormt een aanvulling op het hoofdgebouw van Mario Botta, dat in 1995 werd geopend: van binnen zijn hun ruimtes met elkaar versmolten, hoewel aan de buitenkant elk zijn eigenheid heeft behouden. Het ingewikkelde bakstenen volume van Botta steekt duidelijk af tegen de lichtgekleurde gevels van de Snøhetta-kast. Ze zijn bedekt met met glasvezel versterkte polymeerpanelen die zouden moeten lijken op de mist en golven van de San Francisco Bay - helemaal in de geest van het Noorse bureau dat bekend staat om zijn voorliefde voor symbolen en poëtische metaforen.
Maar het kan niet worden gezegd dat het eerste SFMOMA-gebouw ongewijzigd bleef: het atrium onder de beroemde "oculus" bovenaan de gestreepte toren verloor bijvoorbeeld zijn oorspronkelijke trap tijdens de herbouw, zodat niets zijn ruimte zou verstoren. Nu zal het worden vervangen door een nieuwe, "sculpturale" trap. Bovendien heeft Snøhetta, bekend om zijn aandacht voor het landschap, de ruimte rond beide delen van het museumcomplex ontworpen en deze opengesteld voor de stad. De tentoonstellingsruimte op de begane grond, die beschikbaar is zonder een kaartje te kopen, dient hetzelfde doel. Er zullen Richard Serra's werk "Sequence" (2006) en andere werken zijn, en de "Roman Staircase" gemaakt van esdoornhout zou een favoriete ontmoetingsplaats moeten worden voor de stadsmensen.
Op de tweede verdieping komt een nieuwe lobby met uitzicht op een open terras met sculpturen (er komen er in totaal zes in het museum) en een groene muur van 16.000 planten - de grootste in de San Francisco Bay Area.
De nieuwe vleugel is met een totale oppervlakte van 21,8 duizend m2 iets groter dan het Botta-gebouw (20,9 duizend m2). Deze vergroting van de omvang van het museum maakte het mogelijk om nieuwe ruimtes in te richten voor uitvoeringen en andere uitvoeringen, het Pritzker Center for Photography - voor de tentoonstelling en onderzoek van werken in dit genre, een architectuur- en designgalerie, educatieve gebouwen en nog veel meer. Op de bovenste verdiepingen van de nieuwe vleugel komen een nieuw restauratiecentrum, kunstenaarsateliers en personeelskantoren.
De bouw van het nieuwe gebouw begon in 2013 en de opening van het gerenoveerde museum is gepland voor 14 mei 2016. Het budget was $ 305 miljoen. Het project beweert LEED Gold te zijn (SFMOMA is gepland om 46% minder energie en 60% minder leidingwater te gebruiken dan een standaardgebouw met dezelfde specificatie).
