Algunas de las obras más llamativas e innovadoras de la arquitectura contemporánea son los museos de arte, que a menudo son ejemplos de arquitectura escultórica y son obras emblemáticas de importantes arquitectos. El Pabellón Quadracci del Museo de Arte de Milwaukee, fue diseñado por el arquitecto español Santiago Calatrava. Su estructura incluye un brise soleil móvil en forma de ala que se abre para una envergadura de 217 pies (66,1 m) durante el día, plegándose sobre la estructura alta y arqueada durante la noche o en caso de mal tiempo.[9] El Walker Art Center de Minneapolis (2005), fue diseñado por los arquitectos suizos Herzog & de Meuron, quienes diseñaron el museo Tate Modern de Londres, y que ganaron el Premio Pritzker en 2001. Actualiza y proporciona un contraste con la austera estructura modernista anterior diseñada por Edward Larrabee Barnes al agregar una torre de cinco pisos revestida con paneles de aluminio gris delicadamente esculpidos, que cambian de color con la luz cambiante, conectando mediante una amplia galería de vidrio que conduce al edificio antiguo.[10].
El arquitecto estadounidense de origen polaco Daniel Libeskind, es uno de los arquitectos de museos contemporáneos más prolíficos; fue académico antes de comenzar a diseñar edificios y fue uno de los primeros defensores de la teoría arquitectónica del deconstructivismo. El exterior de su Museo Imperial de la Guerra del Norte en Mánchester, Inglaterra (2002), tiene un exterior que se asemeja, dependiendo de la luz y la hora del día, a enormes y rotos pedazos de tierra o placas de armadura, y se dice que simboliza la destrucción de la guerra. En 2006, terminó el Edificio Hamilton del Museo de Arte de Denver en Estados Unidos, compuesto por veinte planos inclinados, ninguno de ellos paralelo o perpendicular, cubiertos con 230.000 pies cuadrados de paneles de titanio.[11] El crítico de arquitectura del New York Times, Nicolai Ouroussoff, escribió que "en un edificio de paredes inclinadas y habitaciones asimétricas (geometrías torturadas generadas puramente por consideraciones formales) es prácticamente imposible disfrutar del arte".[12] Libeskind completó otro museo sorprendente, el Museo Real de Ontario en Toronto, Canadá (2007), también conocido como "El Cristal", un edificio cuya forma se asemeja a un cristal roto.[13].
El Museo De Young de San Francisco se inauguró en 2005, reemplazando una estructura más antigua que resultó gravemente dañada en un terremoto en 1989. El nuevo museo fue diseñado para integrarse con el paisaje natural del parque y resistir fuertes terremotos. El edificio puede moverse hasta 3 pies (91,4 cm) sobre placas deslizantes con rodamientos de bolas y amortiguadores de fluido viscoso que absorben energía cinética. El Zentrum Paul Klee de Renzo Piano es un museo de arte cerca de Berna, Suiza. El museo se integra en el paisaje a través de tres colinas onduladas hechas de acero y vidrio. A su vez, las otras dos "colinas" contienen un centro educativo y oficinas administrativas.[14].
El Centro Pompidou-Metz, en Metz, Francia, (2010), una sucursal del museo de arte moderno Centro Pompidou de París, fue diseñado por Shigeru Ban, arquitecto japonés que ganó el Premio Pritzker en 2014. El techo es la característica más espectacular del edificio; es un 90 m (98,4 yd) de ancho hexágono con una superficie de 8 m² (9,6 yd²), compuesto por dieciséis kilómetros de madera laminada encolada, que se cruzan para formar unidades de madera hexagonales que se asemejan al patrón de caña de un sombrero chino. Toda la estructura de madera está cubierta con una membrana de fibra de vidrio blanca y una capa de teflón protege de la luz solar directa y deja pasar la luz.
La Fondation Louis Vuitton de Frank Gehry (2014) es la galería de arte contemporáneo ubicada junto al Bois de Boulogne en París que fue inaugurada en octubre de 2014. Gehry describió su arquitectura como inspirada en el Grand Palais y en los enormes invernaderos de cristal del Jardín de los invernaderos de Auteuil cerca del parque, construido por Jean-Camille Formigé en 1894-1895.[15] Gehry tuvo que trabajar dentro de estrictas restricciones de altura y volumen, lo que requería que cualquier parte del edificio de más de dos pisos fuera de vidrio. Las estructuras de la galería interior están recubiertas de un hormigón blanco reforzado con fibra llamado Ductal.[16] Similar en concepto al Walt Disney Concert Hall de Gehry, el edificio está envuelto en paneles de vidrio curvos que se asemejan a velas infladas por el viento. Las "Velas" de vidrio están hechas de 3.584 paneles de vidrio laminado, cada uno con una forma diferente, especialmente curvados para su lugar en el diseño.[17] Dentro de las velas hay un grupo de torres de dos pisos que contienen 11 galerías de diferentes tamaños, con terrazas con jardines de flores y espacios en la azotea para exhibiciones.[18].
El Museo Whitney de Arte Estadounidense en Nueva York de Renzo Piano (2015) adoptó un enfoque muy diferente al de los museos escultóricos de Frank Gehry. El Whitney tiene una fachada de aspecto industrial y se integra con el vecindario. Michael Kimmelman, el crítico de arquitectura de The New York Times calificó el edificio como una "mezcolanza de estilos", pero destacó su similitud con el Centro Pompidou, en la forma en que se mezclaba con los espacios públicos que lo rodeaban. "A diferencia de muchas arquitecturas de renombre", escribió Kimmelman, "no se trata de un edificio trofeo de forma extraña en el que deban encajarse todos los elementos prácticos de un museo en funcionamiento".[19].
El Museo de Arte Moderno de San Francisco es en realidad dos edificios de diferentes arquitectos encajados; una estructura posmodernista anterior (1995) de cinco pisos del arquitecto suizo Mario Botta, a la que se ha unido una galería blanca mucho más grande de diez pisos de la firma noruega Snøhetta (2016). El edificio ampliado incluye un muro verde vivo de plantas nativas en San Francisco; una galería libre en la planta baja con 25 pies (7,6 m) altas paredes de vidrio que colocarán el arte a la vista de los transeúntes y tragaluces de vidrio que inundarán de luz los pisos superiores de las oficinas (aunque no las galerías). La reacción crítica ante el edificio fue mixta. Roberta Smith de The New York Times dijo que el edificio estableció un nuevo estándar para los museos y escribió: "La fachada ondulada e inclinada del nuevo edificio, plagada de sutiles curvas y protuberancias, establece una alternativa brillante a las cajas de bordes rectos del modernismo tradicional y la rebelión contra ellos iniciada por Frank Gehry, con sus acrobacias inspiradas en la computadora".[20] Por otro lado, el crítico de The Guardian de Londres comparó la fachada del edificio con "un merengue gigantesco con un toque de Ikea".[21].