È un museo d’arte contemporanea progettato dall'architetto canadese Frank O. Gehry.

L'edificio costituisce un magnifico esempio dell'architettura più all'avanguardia del 20 ° secolo e rappresenta un punto di riferimento architettonico per il suo design innovativo sia all'esterno che negli spazi interni, formando uno sfondo seducente per l'esposizione di arte contemporanea.

Simbolo della città di Bilbao, quest’opera architettonica svolge un ruolo fondamentale nella rivitalizzazione urbanistica della città. La struttura si riflette sulle acque del Nervión e su quelle di un laghetto artificiale situato ai suoi piedi ad un livello leggermente più alto rispetto del fiume, che fa parte anch'esso dello spazio espositivo.

Il designo dell'edificio è ispirato alle forme e alle trame di un pesce, può essere considerata come una scultura, o un'opera d'arte in sé.

È costituito da una serie di volumi interconnessi, rivestiti ortogonalmente di pietra e altri organicamente coperti da una pelle metallica di titanio.

Il Museo visto dalla parte del fiume, assomiglia a una nave, mentre visto dall'alto ha la forma di un fiore con sfumature che cambiano in base all'ora del giorno, cambiando dalla tonalità del blu chiaro a una luminosità abbagliante a mezzogiorno, da un ocra a un rossastro al tramonto.

Costruito con pareti e soffitti portanti, che hanno una struttura interna di barre metalliche che formano griglie triangolari che sono assemblate per formare un unico corpo, mentre l’esterno e rivestito in titanio, a doppia curvatura sono ottenute attraverso una doppia rete sfaccettata, ogni pezzo ha una forma unica ed esclusiva.

La struttura interna dell'edificio si sviluppa in tre livelli, che contengono le sale espositive, a cui si aggiunge un ulteriore livello, per i sistemi di condizionamento.

Il fulcro che compone l'intero edificio è formato da un atrio di 300 m², e di 50 metri di altezza,
dall'atrio, si accede alla terrazza che si affaccia sul laghetto artificiale ed è coperta da una gigantesca tettoia sorretta da un unico pilastro in pietra.

Il museo ha un totale di 11.000 m2 di spazio espositivo distribuiti in 19 gallerie, dieci delle quali sono di forma ortogonale e sembrano piuttosto classiche con il rivestimento in pietra, mentre le altre nove hanno una singolare irregolarità aggiunta al loro rivestimento in titanio.

Spicca la "Galleria Pez", con i suoi 130 metri di lunghezza per 30 di larghezza, privi di supporti interni, che scorre sotto il ponte “ Puente La Salve “ fino a quando incontra la torre, che simula l'abbraccio e l'inclusione nell'edificio.

La collezione permanente del museo comprende opere d'arte del Novecento, europee e americane, inoltre presenta un programma dinamico di mostre temporanee di arte moderna e contemporanea, offrendo un'ampia visione della scena internazionale nel contesto della storia dell'arte.