美術館為地下二層、地上三層呈東、西向長條型之建築體，佔地面積約10公頃（含園區雕塑公園），總樓地板面積49,604平方公尺，是目前亞洲最具規模之一的美術館。
一座中央空橋自園區延伸入內貫穿美術館南北，館內展覽空間包含：一樓101~U108、二樓201~205、三樓301~302展覽室、美術街等。在展覽空間的使用上，一、二樓為特展區，三樓為台灣美術典藏常設展，戶外廣場則陳列雕塑精品。橫跨東西兩域的「美術街」空間、竹林內廳及下凹庭園的廣場可作多重組合的變化，提供跨領域的展演場域。 本館建築強調開闊性與親和性，除展覽室及戶外廣場陳列雕塑精品外，並設臺灣兒童藝術基地、兒童繪本區、及各項學習、休閒空間。
戶外園區總共散落48件雕塑作品，雕塑Playground規劃出3條散步路線：「日光大道」、「風鈴小徑」、「綠蔭秘境」，並將所有雕塑作品收納其中。
英才路入口的「碑林廣場」收錄並展出臺灣古今大家的手澤墨蹟，總共有50件碑文以現代吹沙技術鐫刻，呈現原有墨韻風貌，與周遭青綠園林相互輝映，也是附近民眾生活休憩的熱愛景點。
戶外園區共有48件雕塑與50件碑文，每件作品都有故事以及創作者所要傳達的理念，雕塑Playground以插畫手繪風格的地圖呈現國美館戶外園區樣貌，也標示出所有作品的位置，讓我們一起來深入探索吧！
一樓
101-107展覽室 / U-108 Space / E亭 / 藝能空間 / 志工室
/ 演講廳 / 教保中心 / 時光天井 / 水牛廳 / 綠晶典 / 服務台 / 大廳 / 美術街 / 竹林天井
二樓
201展覽室 / 202展覽室 / 203-205展覽室
多媒體講堂 / 研習室 / 漂浮島城-VR藝廊
/ 咖啡廳(古典玫瑰園)
三樓
301展覽室 / 302 展覽室 / 資料中心 / 工作坊 / 多元學藝廳
地下一樓
臺灣兒童藝術基地 / 兒童繪本區 / 下凹庭園
/ 餐廳(春水堂)