Le musée est installé dans un pavillon d'exposition en fonte, construit à l'origine pour une exposition internationale d'art et industriel à Düsseldorf en 1902 et plus tard acquis par les autorités mexicaines. Le bâtiment a été réassemblé à Mexico et a longtemps servi de musée d'histoire naturelle, et dans les années 1970, il a été donné au musée Chopo. Au début du 21e siècle, il était nécessaire de procéder à une autre restauration du bâtiment historique, qu'il a été décidé de combiner avec une reconstruction à grande échelle. Enrique Norten et son bureau TEN devaient faire de ce bâtiment centenaire l'idéal pour un musée du XXIe siècle, réputé pour l'étendue de ses activités, notamment le ballet, le cinéma et d'autres arts non visuels.
À l'intérieur du bâtiment historique, de nouveaux espaces ont été créés, enfermés dans des volumes rectangulaires de béton et de verre dépoli, reliés par des escaliers et des ponts. Les murs métalliques ajourés du monument ont reçu une couche intérieure de panneaux blancs brillants, un nouveau système d'éclairage a été créé, du verre avec des filtres UV a été inséré dans les fenêtres.
Les clients ont qualifié le projet de Norten de «nouvelle interprétation architecturale du monument du début du 20e siècle». En plus d'aménager six salles d'exposition dans le bâtiment, une salle de forum de 216 places et une salle de cinéma pour 132 spectateurs, une bibliothèque, un centre d'archives et d'information, des salles de classe pour les cours de ballet, d'arts visuels, etc., ainsi qu'un nouveau bâtiment administratif derrière le musée, l'architecte a fait sa propre construction économe en ressources. Des panneaux solaires sont installés sur le toit, ce qui fournira 25% de l'électricité requise par l'établissement, et un système de collecte et de filtration des eaux pluviales est également aménagé, qui sera utilisé dans les salles de bain, pour irriguer les espaces verts et enrichir les eaux souterraines (au total, cela économisera 3 millions de litres par an) …
