La réhabilitation du Palais Villalon et de ses alentours  a permis la remise en valeur d’un élément clé de l’architecture de la  Renaissance du Malaga du seizième siècle. L’intervention a été abordée dans le respect de l’ environnement de l’époque, et on a opté pour la récupération des origines du palais et son intégration avec le partie nouvelle du batiment.

Une façade Renaissance restaurée marque l’entréedu palais, qui est divisé en deux étages autour d’une cour d’honneur, avec des galeries formées d’arcs et des colonnes.

Les annexes du palais sont développées sur le mode contemporain, les bâtiments d’exposition sont  répartis dans deux salles d’exposition temporaires et de trois salles destinées à abriter la collection permanente. L’ensemble a été conçu pour se fondre avec la construction originale du Palais. Le Musée Thyssen de Malaga  a été conçu de telle manière que le contenu et le contenant se rejoignent pour donner une synthèse exemplaire où les bâtiments historiques, restaurées coexistent avec l’architecture moderne des bâtiments créés spécialement pour compléter les collections.

L’ensemble du musée Thyssen a une superficie totale de 7147 m2, dont 5185 m2 sont  utilisés pour les expositions, trois salles situées au rez de chaussée, au premier et au second étage. 612 m2 sont occupés par la Fondation duPalacio Villalon, et 1350 m2 sont consacrés aux bureaux administratifs et aux différents services Musée, parmi lesquels, l’enseignement en classe, le hall et le magasin. En outre, le Musée Carmen Thyssen est complétée par la salle des anciens maîtres, situé au premier étage de l’ancien palais de Villalon.