En una posición privilegiada dentro del paisaje urbano madrileño, en el complejo del Palacio Real, rematando la cornisa que se abre al Campo del Moro desde la plaza de la Almudena, el nuevo museo está rodeado por un patrimonio arquitectónico tan complejo como heterogéneo. El proyecto parte de dos premisas fundamentales a nivel urbano: por un lado, el edificio debe formar parte del paisaje, entre natural y artificial, de la cornisa a poniente del casco histórico de Madrid; y por otro, debe preservar el carácter público y abierto de la plaza de la Almudena, manteniendo la visión de los parques y jardines existentes bajo la cornisa. Concebido como un muro de contención habitado, el museo intenta reducir su impacto ambiental objetivo (en el medio físico) y subjetivo (en el inconsciente colectivo) continuando el basamento monumental del palacio.

Se trata, por tanto, de hacer un edificio invisible desde la explanada que media entre la catedral y el Patio de Armas del Palacio Real, ocupando un lugar enterrado que aún no existía. El museo constituye un espacio lineal, sencillo y compacto, consciente de que la máxima flexibilidad sólo es posible dentro de un orden riguroso, y que toma los materiales del Palacio Real y la dignidad de su construcción como referente. Su disposición, plenamente contemporánea, resulta a la vez pesada y ligera, opaca y transparente.

El acceso, discretamente situado en un costado de la catedral, se prolonga en un cuerpo bajo y rectangular que, como una extensión del propio edificio, va a buscar al visitante para iniciar un recorrido descendente por tres niveles de exposiciones que albergan colecciones diferenciadas: tapices, pintura y carruajes. Debajo de estas salas se sitúan dos plantas con los almacenes, talleres e instalaciones y, finalmente, un nivel con aparcamientos. Los espacios de exposición se organizan como una nave de ciento cincuenta metros de longitud y veinte metros de ancho, flanqueada por los restos de la muralla árabe en el lado este, y por una celosía monumental, formada por inmensos pilares de hormigón armado forrados de granito y fundición de aluminio en la fachada oeste, sobre los jardines del Campo del Moro.

Las vistas hacia los jardines se produce desde los huecos verticales que separan los elementos estructurales, del mismo modo que los pilares son los llenos entre estos vacíos. El espacio interior está marcado por el ritmo de las vigas descolgadas, y las instalaciones ocupan los intersticios entre aquello que soporta el edificio. Estructura, iluminación, vistas, espacio e instalaciones desdibujan sus fronteras e intercambian sus atributos.