El museo Guggenheim en Bilbao se ha destacado primero por su arquitectura, aun más que por las obras de arte que contiene. Es un edificio de curvas sinuosas, que fueron diseñadas por ordenador. Tiene tres niveles de galerías alrededor de un atrio central. Desde el exterior se ve como una estructura industrial: enorme, de volúmenes irregulares, metálica.

Sin embargo, el museo se ha integrado con la arquitectura de la ciudad de Bilbao. La piedra utilizada complementa la fachada de la Universidad de Deusto. Porque el museo está situado a orillas del río Nervión, está más bajo que el centro de la ciudad. Desde la ciudad no parece más alto que los edificios antiguos - ¡aspecto muy importante en una estructura de 50 metros de altura!

El edificio está cubierto de paneles de titanio que parecen "escamas de pez". Tienen un espesor de medio milímetro, y pueden durar cien años. El cristal de los muros de vidrio ha pasado por un tratamiento especial. Es importante proteger las obras de arte del calor y de la radiación.