O projeto de Jean Nouvel para a ampliação do Museu Reina Sofia foi escolhido a partir de um concurso, realizado em 1999. Participaram grandes escritórios de arquitetura, como Zaha Hadid, Enric Miralles e Tadao Ando. O complexo, inaugurado em 2005, articula o já existente Edifício Sabatini e o novo Edifício Nouvel, que concentra espaços expositivos, biblioteca, centro de documentação, livraria, restaurante, café, além de auditórios com capacidade para 200 e 400 pessoas. 

Esses dois blocos são interligados por uma cobertura de cor vermelhada, cuja superfície reflexiva reforça a sensação de continuidade entre as partes e com o entorno. 

A cobertura é apoiada no prédio Nouvel e chega bem perto do edifício Sabatini, deixando uma fresta de aproximadamente 1 metro. Essa aproximação sem tocar gera uma tensão e leveza, uma clara divisão entre o novo e o antigo.

Há alguns furos retangulares na cobertura que permitem a entrada de luz por cima. O fato de ela estar elevada sobre o bloco Nouvel e a fresta com o bloco existente também permitem a entrada de luz pelas laterais. 

Sob a cobertura e entre os dois blocos há uma praça com pé direito altíssimo. Neste ambiente que serve de vestíbulo, há a escultura “Pincelada(Brushstroke)”, de Roy Lichtenstein, além de um café, a bilheteria e as entradas para a livraria e para o museu. De acordo com o arquiteto, a intenção era que o Edifício Sabatini fosse sempre o protagonista do conjunto. Além da maior parte dos espaços de exposição, o Sabatini conta com um belo jardim interno. A ligação entre os dois blocos é feita por um núcleo de circulação vertical, todo de vidro e estrutura metálica, onde se encontram o guarda volumes, elevadores e escadas fixas. 

O acervo conta com obras de artistas como Miró e Picasso, além de um acervo de documentos sobre a história e urbanismo de Madrid.