主體建築

臺北市政府為因應市民生活品質需要與文化藝術水準之提昇，於民國六十七年奉准在本市中山北路三段中山二號公園預定地興建美術館，由高而潘建築師事務所負責設計監造，七十二年元月完工，並於同年十二月二十四日正式落成開館，開啟了為市民服務之使命。

臺北市立美術館建築本體宏偉而獨特，矗立於花博公園美術園區內，創造出建築藝術與自然庭園環境相結合之自然景觀，其除了講求結構機能合理呈現外，更注重內部設施與維護。建築物大廳高約十五米，為三層樓挑高，以懸臂飛廊之形式，採「井」字形結體，將傳統建築元素之斗拱堆砌為主體架構，意在以美術館為文化活水之泉源。四周牆面設計使用整片玻璃採光，中樞內庭承接自然光源，光影隨時間移動而變化，顯現出自然生動之特質。

各樓層對稱突出且挑高懸空之展覽室，建立耳目一新之觀賞藝術品空間，其向外大型觀景窗又可遠眺環視圓山周遭景物，左側臨中山北路向有國道之稱，歷年來為各國元首訪台必經之路；美術館興建於此，參觀民眾往來轉乘捷運或搭乘公車等交通工具均非常便捷，美術館充分具備了地利與人和之優質場域。

南進門

2010年逢臺北國際花卉博覽會舉辦之際，台北市政府為了強化「北美館」與「美術公園」的連結性，於美術館南向與中山美術公園銜接處增建廊道形式的第二出入口。由簡學義建築師設計之南進門空間網狀結構，以高架懸挑的管狀量體，呼應北美館建築形式，對應面向山水的北面正門，迎向都市中的來訪者。

王大閎建築劇場

此座曾經位於建國南路巷弄內的王大閎建築師自宅，如今已拆毀。2017年由「王大閎建築研究與保存學會」摹擬重建於本館南側美術公園，並捐贈予臺北市政府進行研究與推廣教育。2018年臺北市立美術館以「王大閎建築劇場」的型態啟動營運，期待能作為觀眾認識王大閎及其自宅的關鍵基地，並成為本館推動臺灣建築史與引介建築美學的展演實驗平台。此處的「劇場」有別於一般有舞台、座位、演員、觀眾等對劇場實體空間的認識，概念上更接近於去建構一個不同於現實世界的空間，讓觀眾走進去親身經歷，並建構其獨特的觀賞經驗。