太原博物馆位于长风文化商务区中央文化岛上，是文化岛大平台广场上的标志性建筑之一，前拥美丽的汾河，后依新开掘的内河，北邻山西大剧院，东邻山西省科技馆。太原博物馆总建筑面积64400平方米，其中博物馆主体建筑面积52740平方米，平台建筑面积11660平方米，总投资8.3亿元。

博物馆建筑方案由法国著名建筑师保罗安德鲁（国家大剧院设计者）设计事务所设计，灵感来源于中国红灯笼，主要建筑为5个相对独立又相互连通的椭圆倒锥体块连接组合而成，以中国红和青铜色为建筑外墙主色调。工程结构形式为钢框架结构，建筑形式为局部地上四层，地下一层。成线状排列的五个椭圆锥体，锥顶扎根于地下，消失在土壤深处；锥体向上拔地而起，并舒展开来，锥体的悬挑为广场形成遮蔽，同时与平台相脱离，更加强了从土地中腾空拔起的气势，不由让人联想到这一方土地自古拥有的神奇、博大的力量。“两组锥体色彩不同，分别由中国红和青铜色组成，锥体表面由彩色金属板构成，垂直于表面的是烟熏色的从下而上、由深变浅的玻璃页片，其灵感来源于中国北方城市的热情、勇敢、开朗、浑厚。”