El museo se sitúa en el Llano Amarillo, una plataforma del puerto de Algeciras enfrentada a la bahía y hasta ahora segregada de la ciudad, conocida por servir de aparcamiento a los miles de coches de emigrantes norteafricanos que esperan tomar el transbordador hacia a sus países de origen cada verano. El proyecto, que cuenta con un acceso desde el mar para el atraque de barcos, o por tierra para el acceso público rodado o peatonal, parte de esta situación de borde, incidiendo en la importancia de la interacción entre el mar, el terreno y el edificio, cuyos límites se desdibujan.

Así, en planta baja la plataforma de tierra penetra en el edificio y éste, a su vez, se abre al mar. La plataforma contiene los usos de aparcamiento en superficie, Parque de las Culturas, Jardín de Agua, atraque para actividades vinculadas a la bahía y la plaza de acceso al museo o Plaza de las Culturas. A la cota de la Plaza de las Culturas —orientada al sur para protegerse del fuerte viento de levante— se llega al teatro, a las aulas y talleres, al restaurante-mirador y al acuario gracias a un acceso directo. En planta primera se encuentra el vestíbulo principal de entrada, que sirve de conexión con todas y cada una de las partes del edificio: exposiciones temporales, Instituto de las Migraciones, exposiciones permanentes, planetario, miradores-restaurantes, acuario y administración. En la planta segunda comienzan las terrazas, que se extienden por la planta tercera hasta llegar a los miradores de la cuarta planta, donde también se ha previsto un restaurante con vistas panorámicas. Es aquí donde la trama regular de hexágonos se desmaterializa, donde el proyecto se pliega y se abre buscando la relación con el exterior a través de los miradores.

Exteriormente, el edificio se envuelve en una piel de chapa de aluminio acabado con pintura del mismo color, mientras que en el interior, la malla de hexágonos permite organizar la estructura de manera ordenada, empleando vigas del mismo tamaño (15 metros) sobre las que se apoyan viguetas prefabricadas de hormigón blanco. Los muros interiores y el suelo son también de hormigón. Además de la racionalidad del sistema constructivo, el museo busca provocar el menor impacto ambiental. Así, los huecos se han diseñado para recibir la mayor cantidad posible de radiación solar en invierno, impidiendo el exceso de soleamiento durante el verano. Igualmente, se ha previsto el empleo de energías renovables, como la geotérmica y la caldera de biomasa, y de sistemas pasivos de acondicionamiento térmico, como el enfriamiento por evaporación o el aprovechamiento de la inercia térmica.