Muzej Gugenhajm je projektovao kanadsko-američki arhitekta Frank Geri, poznat po specifičnom skulpturalnom pristupu. On je sam rekao: "Cilj je bio da se sagradi zdanje sa jakim identitetom." Ovim projektom je potpuno promenio način na koji se razumela arhitektura i muzejska umetnost. Projekat je izveden prema kompjuterskom 3D programu Catia i ukazuje na kompleksnost formalne složenosti i visoke umetnosti.

Velika zgrada muzeja Gugenhajm sadrži međusobno povezane oblike i boje koji dolaze iz mešovitog korišćenja krečnjaka, stakla i titanijuma. Razigrani i moderni osećaj zgrade stvara kontrast metalnih i prirodnih materijala sa dekonstruisanim oblicima, fluidnim pokretima i teksturama u obliku krljušti. Pred ulazom muzeja je živa skulptura, zanimljivo umetničko delo Kuca od 60 000 cvetova, brižljivo gajenih u jedinstvenom obliku. Iako je bilo predviđeno da ona bude tu samo u godini otvaranja muzeja, meštanima se veoma svidela i odlučili su da ostane stalno. Cela dekoracija se redovno obnavlja da bi uvek bila živa.

Unutrašnjost muzeja Gugenhajm je veličine od 24 000 m². Osvetljena je prirodnom svetlošću iz staklenih prozora, koji su postavljeni da bi zaštitili umetnička dela od snažnih sunčevih zraka i toplote. Sastoji se od 3 nivoa sa 20 umetničkih galerija, auditorijuma, restoranima, kafeima i knjižarama. Stalna postavka muzeja sadrži umetničku zbirku značajnih umetnika XX veka. Uglavnom je čine čine instalacije i razne elektronske forme, a tradicionalni stilovi umetničkog stvaranja, kao što su slike i skulpture su izloženi u znatno manjem broju.

Danas muzej Gugenhajm ne izgleda tako neobično kao nekada, ali on prikazuje projektovanje pred kraj XX veka. Mnogi smatraju da je arhitekta Frank Geri načinio arhitektonsku skulpturu, koja se veoma skladno uklopila u svoje okruženje i predstavlja raskošno obeležje grada Bilbaa.