Le projet est implanté au pied du versant nord de la colline de Philopappos et se trouve ainsi face à l'Acropole. En respectant les sinuosités de la topographie, il se présente comme un soubassement visuel d'où émergent les frondaisons du parc.

A l'avant du bâtiment, la colonnade conçue comme une "stoa" crée la transition entre la ville et le musée. En écho au Parthénon, elle sert de Propylées au musée.

L'élément essentiel des expositions étant les sculptures monumentales, les espaces et la lumière sont conçus pour permettre une mise en scène spécifique de chaque œuvre (dont les dimensions diverses sont prises en compte individuellement dans le projet muséographique) dans un contexte où les circulations sous tous les angles et sur plusieurs niveaux sont possibles autour d'elles, tout en assurant des conditions optimales de conservation. Des jeux complexes de rampes et de galeries surplombantes permettent cette variété des approches et cette mise en valeur des pièces monumentales : sculptures archaïques, frises (160 m de long) et métopes, fronton.