La nova ala de 10 plantes complementarà l’edifici principal de Mario Botta, que es va inaugurar el 1995: a l’interior els seus espais es fusionen, tot i que a l’exterior cadascun ha conservat la seva individualitat. El complex volum de maó de Botta destaca clarament contra les façanes de colors clars de la caixa Snøhetta. Estan coberts amb panells de polímer reforçats amb fibra de vidre que se suposa que s’assemblen a la boira i les ones de la badia de San Francisco, bastant en l’esperit de l’oficina noruega coneguda per la seva inclinació als símbols i les metàfores poètiques.
Però no es pot dir que el primer edifici SFMOMA es mantingués inalterat: per exemple, l'atri sota el famós "òcul" a la part superior de la torre de ratlles va perdre l'escala original durant la reconstrucció perquè res interrompés el seu espai. Ara se substituirà per una nova escala "escultòrica". A més, Snøhetta, coneguda per la seva atenció al paisatge, ha dissenyat l’espai al voltant de les dues parts del complex museístic, obrint-les a la ciutat. L’espai d’exposició de la planta baixa, disponible sense comprar entrada, té el mateix propòsit. Hi haurà l'obra de Richard Serra "Seqüència" (2006) i altres obres, i l '"Escala romana" de fusta d'auró hauria de convertir-se en un lloc de trobada preferit per als ciutadans.
A la segona planta, hi haurà un nou vestíbul amb vistes a una terrassa oberta amb escultures (hi haurà un total de sis al museu) i una paret verda de 16.000 plantes, la més gran de la zona de la badia de San Francisco.
La nova ala amb una superfície total de 21,8 mil metres quadrats és una mica més gran que l’edifici Botta (20,9 mil metres quadrats). Aquest augment de la mida del museu va permetre disposar de nous espais per a representacions i altres representacions, el Centre de Fotografia Pritzker, per a l’exposició i la recerca d’obres d’aquest gènere, una galeria d’arquitectura i disseny, locals educatius i molt més. Un nou centre de restauració, tallers d'artistes i oficines del personal ocuparan els pisos superiors de la nova ala.
La construcció del nou edifici va començar el 2013 i l’obertura del museu renovat està prevista per al 14 de maig de 2016. El pressupost va ser de 305 milions de dòlars. El projecte afirma ser LEED Gold (es preveu que SFMOMA utilitzi un 46% menys d’energia i un 60% menys d’aigua de l’aixeta que un edifici estàndard de la mateixa especificació).
