Beş kattan oluşan yapı, büyük sergi salonları, çok amaçlı mekanlar, ofisler, eğitim ve farklı kültürel etkinlikler ile diğer faaliyetler için alanlar barındırıyor. Boğazın ışık yansımalarıyla pırıldayan sularından ilham alınarak tasarlanan bina, üç boyutlu biçimlendirilmiş alüminyum panellerle kaplı cephesiyle günün her saatinde değişen güneş ışığı ve sudan gelen yansımalarla ışık ve gölge oyunları oluşturuyor.

Ziyaretçi için daha çok alan yaratmak amacıyla ücretsiz olarak kurgulanan zemin katta, kütüphane, bilgilendirme noktaları, eğitim atölyeleri, kafe ve mağaza bulunuyor.

Şeffaf bir tasarıma sahip zemin katı, ziyaretçilerin Tophane Parkı ve kıyı şeridi arasında güçlü bir bağ kurmasını sağlıyor. Binanın ana kütlesinin altındaki şeffaf cam çit ise heykellerin dış mekanda sergileneceği etkinlik alanlarının yanı sıra çocuk atölyeleri için korunaklı bölümler sunuyor.

Zemin kattaki şeffaflık üst katlardaki fuaye alanlarında da devam ederek ziyaretçilerin binanın çevresiyle sürekli bir görsel etkileşim halinde olmasına olanak veriyor.

Binanın birinci katında fotoğraf galerisi, kısa süreli sergi salonu, eğitim ve etkinlik odaları bulunuyor. Aynı katta, İstanbul Modern’in Antrepo binasında olduğu gibi Boğaz ve tarihi Yarımada manzarasına sahip terasıyla restoran konumlanıyor. Müzenin koleksiyon ve süreli sergi salonları ise ikinci katta yer alıyor.

İstanbul Modern, binanın çatısını tamamen kaplayan yansıtma havuzu ve üzerine yerleştirilen platform ile suyun üstündeki kent yansımasıyla denizi farklı bir seyir deneyimi de sunuyor