I 1896 fik museet til huse i Vilhelm Dahlerups monumentale og historicistiske museumsbygning, men har i mange år manglet plads - et behov der er blevet adresseret med en ny museumsfløj.

I hjertet af projektet er forbindelsen mellem nyt og gammelt gennem en tilbygning skabt ud fra en klar målsætning om hverken at være overordnet eller underordnet det eksisterende museum - men en transformation af museet til et samlet bygningsværk med brug af et nutidigt modernistisk formsprog.

Den nye, lyse museumsfløj ligger parallelt med det eksisterende museums nordlige side og åbner det op mod det grønne Østre Anlæg, hvor det bringer parken og lyset ind i museet gennem store glaspartier. Bygningen, der med sit modernistiske arkitektoniske formsprog adskiller sig markant fra Dahlerups, er ikke bygget direkte sammen med det eksisterende museum, men forbundet via en stor glasoverdækket skulpturgade, hvor nyt møder gammelt. På 1. sal er de to bygninger forbundet af gangbroer, der krydser skulpturgadens indendørs offentlige rum og forbinder de to bygningsdeles funktioner.

Den nye museumsfløje indeholder foruden to fulde etagers udstillingsrum en ny administration samt indlevering, magasiner og et 3-etagers “hus-i-huset” indeholdende et nyt kunstmuseum for børn.