Bakom museets ursprungliga byggnad ligger en herrgård från början av 1800-talet som ägs av samlingens grundare, samlare Wilhelm Hansen, en strömlinjeformad svart betongvolym. Den nya flygeln rymmer en glaserad hall, gemensam för nya och gamla hallar, samt 1150 kvm. m användbart område, vilket krävdes vid uppdraget av arkitektkonkurrensen 2001. Av dessa 500 kvm. m ockuperas av gallerier för tillfälliga utställningar och permanenta utställningar, 220 kvm. m - ett kafé och en multifunktionell hall, resten - av korridorer och en foajé.
Inspirationskällan för arkitekten var huvudtemat för dansk målning från 1800-talet - ljuseffekter i landskapet och inredningen.
Samlingen av museet visas i rum som är underjordiska, vars väggar är målade i grått - så Hadid uppfyllde kraven från kunder som ville skydda målningarna från de skadliga effekterna av solljus. Det är också ett uttryck för mörkermotivet, som är latent närvarande även i samlingens mest optimistiska dukar. Den enda ljuskällan i dessa rum är takets frostat glas.
Västhallen fungerar också som en anslutningskorridor med andra våningen i den gamla byggnaden, och denna passage är inte visuellt markerad med avsikt.
Den multifunktionella salen och kaféet ligger i rum med solida glasrutor: ett försök att slå samman byggnaden med det omgivande parkens pittoreska landskap demonstreras särskilt tydligt där.
