本館兩座建築分別為具古蹟身份的原臺南警察署，以及於公11基地上興建當代性建築，是由石昭永建築師及日本坂茂建築設計事務所共同設計建造。兩館所在區域富含深厚文化底蘊，新舊建築的重生與興起，為該區域融入藝術資源與創造互動，亦期盼作為臺南藝術發散與收攏的實驗基地。

(二) 2 館
2 館建築為日本建築師坂茂所設計，主體建築以具臺南特色鳳凰花轉化為既純粹又強烈的五角造型，再以垂直堆疊、錯位的各式方型空間，創造自由彈性的參觀動線，半戶外平臺以階梯形塑休憩與活動空間。其中大型五角碎形遮蔭屋頂，為因應臺南地方氣候，模擬大自然樹蔭效果，透過科學研究以幾何造型製作碎形結構，用以調節建築空間綠能，當太陽以不同角度照射在碎形屋頂上時，可呈現如光穿透樹葉般的美麗光影。

展示空間約 2,508 平方公尺，設有 16 間展覽室、典藏庫房、跨域展演廳、兒童藝術中心、輕飲食空間、景觀餐廳，地下室為開放大眾使用之公有停車場。