Трехэтажное прямоугольное здание на железобетонном каркасе с высокой пирамидой на кровле расположилось вдоль западного берега реки Есентай. Главный вход в музей оформлен декоративным бассейном, вытянутым почти на всю длину фасада.
В 2013 году в прилегающем к музею сквере был заложен парк скульптур. Зеленым пространством располагает и само здание -на уровне 2 этажа в атриуме с южной стороны высажено несколько деревьев.
Рельеф и выразительность лаконичному архитектурному образу здания придают ряды эркеров, выполняющих солнцезащитную функцию. Фасад изначально был отделан натуральным камнем, но в ходе реконструкции 2011-2012 гг. он был заменён на травертин.
Некоторому изменению подверглось тогда и оформление фойе музея, где потолок был покрыт пенопластовыми панелями. При этом оригинальные вентиляционные решётки кованные, с геометрическим узором -были сохранены и закреплены поверх нового покрытия.
Пространство музея занимают залы для экспозиций площадью 5 180 кв.м., лекторий, хранилища, административные и технические помещения.
Пирамида
Внушительная четырехгранная пирамида, накрывающая ядро здания, заметна издалека. Ширина ее основания составляет 24 м., а высота -30 м. Покрытая полупрозрачным стеклопрофилитом, который обеспечивает мягкое освещение главного зала, пирамида опирается на четыре диагональные металлические фермы, покоящиеся на железобетонной базе.
Фасад
По фасаду здания расположены эркеры с повернутыми на 45 градусов световыми панелями, которые ориентированы в сторону, противоположную направлению солнечного света. Таким образом, конструкция обеспечивает естественное освещение, одновременно исключая попадание прямых солнечных лучей в экспозиционные залы.
Козырёк
Входная группа расположена с западного бокового фасада. Акцентированная колоннадой и накрытая массивным козырьком, она пересекает каскадный бассейн с фонтанами.