博物馆以“涌泉石”为设计理念，形体为正方形，与电视塔的圆形形成“一方一圆”的中轴对称景观。建筑四周落地向外延伸，如同由大地中生长；展馆大厅中心巨大的玻璃柱体从一层生长穿过二层平台直达屋面犹如泉水喷涌，表达济南“泉文化”的源远流长。博物馆首层设置“开放性”功能，包括报告厅、5D影院、儿童研学教育等功能；二层至四层则是博物馆临展厅和常展厅；地下层设置文物库房、设备机房等功能。博物馆新馆旨在打造一座集博物、艺术与自然于一体的综合性当代博物馆。