Areál, v ktorom je múzeum vybudované, má celkovú rozlohu 7 811 m2. Jeho projektantom je arch. Peter Žalman, ktorý musel vo svojom návrhu zohľadniť množstvo limitujúcich faktorov vyplývajúcich z exkluzivity lokality na vodnom diele. Pri hľadaní tvaru budovy múzea bol dôležitým podnetom historický kontext miesta. V týchto miestach viedla voľakedy severná hranica Rímskej ríše „limes romanus“ (dnes je neďaleko hranica súštátia – Maďarska Rakúska a Slovenska). Predstava tvaru múzea sa preto vykryštalizovala do idey lode – rímskej galéry, ktorá sa stala nadčasovým symbolom spájajúcim minulé so súčasným. Vychádzajúc z tejto základnej myšlienky arch. P. Žalman navrhol lodičkovitý pôdorys so symbolmi vesiel vertikálne sa opierajúcich o bočné telo stavby.
Po obvode je budova kompaktný ovál, stena plášťa je však na južnej strane otvorená veľkoplošnou presklenou časťou, ktorá osvetľuje ústredný priestor. Ďalšie prieniky svetla poskytujú svetlíky na streche budovy a pás okien umiestnených v plášti horizontálne pod strechou. Riešenie budovy i jej interiéru zohľadňuje základné predpoklady dôležité pre funkciu moderného múzea. Jedným z nich je priamy vzťah interiéru a exteriéru a vypracovanie nielen vnútra budovy, ale aj jej okolitého priestoru. Veľká presklená plocha steny tento kontakt vynikajúco sprostredkúva. Zvonka charakter budovy dotvárajú farebné omietky vychádzajúce z klasickej moderny – červená, modrá, biela, sivá a žltá. Pri pohľade z diaľky, alebo z výšky sa tak budova vyníma, akoby plávala na ploche vodnej hladiny. Pre samotný muzeálny účel je najdôležitejšia koncepcia riešenia vnútorného priestoru. Najnovšia prezentácia umeleckých diel preferuje halový, synteticky poňatý priestor bez členenia na menšie izolované miestnosti. Takto riešený priestor poskytuje mobilitu pri prezentácii exponátov rôzneho typu a veľkosti. Výstavný priestor je dvojúrovňový, sála zaberajúca prízemie je prepojená rampou s nadzemným podlažím. Tento spôsob jednak umožňuje prezentáciu veľkorozmernejších diel, čo je pre súčasné umenie veľmi dôležité, a jednak poskytuje divákovi vizuálnu komunikáciu obidvoch úrovní. Horné podlažie je rovnako priestorovo prepojené, členenie na menšie celky pre výstavné účely umožňuje systém panelov.
Hlavné výstavné priestory doplňujú ďalšie servisné priestory – prednášková sála, artshop, kaviareň. V spolupráci s arch. Petrom Žalmanom interiéry riešila arch. Zuzana Žalmanová. Za nedlhé obdobie svojej existencie sa budova múzea stala jednou z architektonických charakteristík Bratislavy.
Zmenou statusu Danubiany sa prikročilo k dostavbe budovy múzea o nové priestory, potrebné pre stále expozície slovenského a medzinárodného moderného výtvarného umenia. Prístavba je riešená ako súbor kontinuálnych pavilónových priestorov pozdĺž severovýchodného brehu polostrova. Jej tvaroslovie je opätovne spojené s miestom, s dunajskými vodami, charakterizované metaforou vlnenia vody, svetelných odrazov i utajených síl.
