El proyecto desarrollado por Francisco Sáenz de Oiza responde al propósito de sencillez perseguido por el arquitecto, preocupado por armonizar el equilibrio entre contenido y continente. Una voluntad del arquitecto que afirmó que “la Fundación no puede caer en la contradicción de hacer una escultura para contener esculturas. Cuanto más elemental y simple resulte, más monumentales resultarán las esculturas que se ofrezcan en su interior”.

Esta idea de no monumentalidad arquitectónica, de sencillez concebida al servicio de la obra, le llevó al autor a plantear este edificio como el resultado de “invertir el templo religioso tradicional”, según dejó escrito. “En la iglesia, los vitrales iluminan la nave central, mientras que la luz menor alcanza las naves laterales. De tal manera que la mayor intensidad luminosa significa una mayor importancia religiosa: el altar se orienta a la salida del sol. Yo he pretendido hacer exactamente lo contrario: un templo profano en el que la luz se recibe por los laterales y entra a contraluz en el centro, de modo que ese espacio sea oscuro y misterioso. Esa idea enlaza con el recuerdo del túnel en el que trabajaba Oteiza (en Arantzazu), que era un lugar no muy iluminado, pero que tenía un misterio encantador”.

El proyecto arquitectónico desarrollado por Francisco Javier Sáenz de Oiza responde a la idea genérica de articular una secuencia interrelacionada de espacios de muy distinta escala, presidida por una central y dominante, que por sus proporciones recuerde al túnel que el artista traspasaba en Arantzazu cuando esculpió la estatuaria que jalona el Santuario. Este espacio central cargado de misterio articula la ordenación del resto de las salas, concebidas para acoger el conjunto experimental de Jorge Oteiza y funcionar de acorde con la significación espiritual y metafísica de sus indagaciones acerca del vacío y la desocupación de las formas geométricas.

El edificio se erige sobre la ladera sur de Alzuza como un cubo de hormigón teñido de rojo, coronado por tres lucernarios prismáticos de grandes dimensiones. Su interior destaca por la sucesión de diferentes espacios que se descubren por las diferentes entradas de luz del Museo.

Otra característica fundamental del edificio es la relación comunicante que establece con la vivienda original del artista, definida ahora como Casa-taller. Esta infraestructura está comunicada a través de una galería vidriada que interrelaciona estos dos espacios, conservando la fachada y la estructura interior de la vivienda como testimonios de los años en los que Oteiza vivió en esta localidad. La comunicación de estas dos estructuras arquitectónicas se produce de manera armoniosa, que deja a la vista un pequeño patio, que recoge la memoria del primitivo taller del escultor.