El museu està ubicat en un pavelló d’exposicions de ferro colat, construït originalment per a una exposició internacional d’art i indústria a Düsseldorf el 1902 i adquirit posteriorment per les autoritats mexicanes. L'edifici es va tornar a muntar a la Ciutat de Mèxic i va servir durant molt de temps com a Museu d'Història Natural i, als anys setanta, es va cedir al Museu Chopo. A principis del segle XXI, es necessitava una altra restauració de l’edifici històric, que es va decidir combinar amb una reconstrucció a gran escala. Enrique Norten i la seva oficina TEN van convertir l’edifici centenari en ideal per a un museu del segle XXI, reconegut per la seva àmplia gamma d’activitats, com ara ballet, cinema i altres arts no visuals.
A l’interior de l’edifici històric es van crear nous espais, tancats en volums rectangulars de formigó i vidre esmerilat, connectats per escales i ponts. Les parets metàl·liques calades del monument van rebre una capa interior de panells blancs brillants, es va crear un nou sistema d’il·luminació i es va inserir vidre amb filtres UV a les finestres.
Els clients van anomenar el projecte de Norten "una nova interpretació arquitectònica del monument de principis del segle XX". A més d’organitzar sis sales d’exposicions a l’edifici, una sala de fòrums per a 216 butaques i una sala de cinema per a 132 espectadors, una biblioteca, un arxiu i un centre d’informació, aules per a classes de ballet, arts visuals, etc., a més d’una nova edifici administratiu que hi ha darrere del museu, l'arquitecte va fer la seva pròpia construcció eficient en recursos. S’instal·len plaques solars al terrat, que proporcionaran el 25% de l’electricitat necessària per la institució, i també es disposa un sistema de recollida i filtració d’aigües pluvials, que s’utilitzarà als banys, per regar espais verds i enriquir les aigües subterrànies (en això estalviarà 3 milions de litres a l’any) …
