Diseñado por el arquitecto norteamericano Frank O. Gehry, el Museo Guggenheim Bilbao está situado en una parcela de 32.500 m2 que se halla a nivel de la ría del Nervión, es decir a 16 m por debajo de la cota de la ciudad de Bilbao y que está atravesada en uno de sus extremos por el colosal Puente de La Salve, una de las principales entradas a la ciudad.

El edificio está compuesto de una serie de volúmenes interconectados, unos de forma ortogonal recubiertos de piedra caliza, y otros curvados y retorcidos, cubiertos por una piel metálica de titanio. Estos volúmenes se combinan con muros cortina de vidrio que dotan de transparencia a todo el edificio.

Debido a su complejidad matemática, las sinuosas curvas de piedra, cristal y titanio han sido diseñadas por ordenador. Los muros cortina de cristal han sido tratados especialmente para que la luz natural no dañe las obras, mientras que los paneles metálicos que recubren a modo de "escamas de pez" gran parte de la estructura son láminas de titanio de medio milímetro de espesor, material que presenta unas magníficas condiciones de mantenimiento y preservación.

En su conjunto, el diseño de Gehry crea una estructura singular, espectacular y enormemente visible, consiguiendo una presencia escultórica como telón de fondo al entorno de la ciudad.