La caractéristique principale de ce nouvel équipement est sans doute sa sculpturale couverture en titane qui au grès de la lumière du soleil, prend une teinte différente à chaque heure de la journée. Ce musée est composé d'une série de volumes interconnectés, certains de forme octogonale, recouvert de pierres calcaires, et d'autres courbés recouvert de la fameuse peau métallique en titane ( les courbes complexes étant conçues par ordinateur). De plus, ces différents volumes sont combinés avec des murs-rideaux en verre permettant l'entrée de la lumière dans l'édifice ce qui amènent une certaine transparence au musée.
Cet espace d'art est situé d'un coté, au niveau de la ria du Nervión, autrement dit 16 m en dessous de la cote de la ville, et de l'autre il est traversée à l'une de ses extrémités par le pont colossal de La Salve, une des principales entrées de la ville.
Comportant environ 11.000m² d'espaces d'exposition, le musée est divisé en 19 galeries dont 10 d'entre elles ont une formes octogonales et un aménagement intérieur assez classique, et 9 ont une forme beaucoup moins conventionnelle et présentent une singulière irrégularité qui se manifestent à l'extérieur par un parement de titane. Les oeuvres exposées ont donc la liberté de s'exprimer, notons que la majorité des oeuvres d'arts exposées sont prêter par le musée Guggenheim de New-York.