Den nye 10-etasjes fløyen vil utfylle Mario Bottas hovedbygning, som åpnet i 1995: inne i deres rom er de smeltet sammen, men på utsiden har hver beholdt sin egenart. Det intrikate mursteinvolumet til Botta skiller seg tydelig ut mot de lysfargede fasadene til Snøhetta-saken. De er dekket av glassfiberforsterkede polymerpaneler som skal ligne tåken og bølgene i San Francisco-bukta - ganske i det norske byråets ånd kjent for sin forkjærlighet for symboler og poetiske metaforer.
Men det kan ikke sies at den første SFMOMA-bygningen forble uendret: for eksempel mistet atriet under den berømte "oculus" på toppen av det stripete tårnet sin opprinnelige trapp under ombyggingen slik at ingenting ville forstyrre rommet. Nå vil den bli erstattet av en ny, "skulpturell" trapp. I tillegg har Snøhetta, kjent for sin oppmerksomhet mot landskapet, designet rommet rundt begge deler av museumskomplekset og åpnet dem for byen. Utstillingsområdet i første etasje, tilgjengelig uten å kjøpe billett, har samme formål. Det blir Richard Serras verk "Sequence" (2006) og andre verk, og "Roman Staircase" laget av lønnetre skal bli et yndet møteplass for byfolk.
I andre etasje vil det være en ny lobby med utsikt over en åpen terrasse med skulpturer (det vil være totalt seks på museet) og en grønn vegg med 16 000 planter - den største i San Francisco Bay Area.
Den nye fløyen med et samlet areal på 21,8 000 m2 er litt større enn Botta-bygningen (20,9 000 m2). Denne økningen i museets størrelse gjorde det mulig å arrangere nye rom for forestillinger og andre forestillinger, Pritzker Center for Photography - for utstilling og forskning av verk i denne sjangeren, et arkitekt- og designgalleri, utdanningslokaler og mye mer. Et nytt restaureringssenter, kunstnerverksteder og personalkontorer vil okkupere de øverste etasjene i den nye fløyen.
Byggingen av den nye bygningen startet i 2013, og åpningen av det renoverte museet er planlagt til 14. mai 2016. Budsjettet var på 305 millioner dollar. Prosjektet hevder å være LEED Gold (SFMOMA er planlagt å bruke 46% mindre energi og 60% mindre vann fra springen enn en standardbygning med samme spesifikasjon).
