El Museo Tamayo se encuentra dentro de la primera sección del Bosque de Chapultepec. Rufino Tamayo siempre estuvo muy interesado en que el recinto que albergara su colección de arte estuviera dentro de esta área tan importante para la calidad de vida de la Ciudad de México. El gobierno de la Ciudad autorizó ceder una parte de terreno del bosque, donde anteriormente se localizaba el Campo Azteca de golf. Fue entonces cuando el artista convocó a los arquitectos mexicanos Teodoro González de León y Abraham Zabludovsky para que diseñaran el edificio que se convertiría en una pieza más de la colección.
Los arquitectos realizaron un intenso proceso de investigación que incluyó, entre otros aspectos, la visita de un gran número de museos alrededor del mundo. El diseño comenzó en 1972, mientras que la construcción arrancó hasta 1979 y concluyó dos años después, en 1981. El resultado: un edificio que, tanto por las particularidades de su diseño como por las soluciones plásticas y funcionales que integra, hizo merecedores a González de León y a Zabludovsky al Premio Nacional de Ciencias y Artes, en el rubro “Bellas Artes”, en 1982.
Considerado como uno de los pocos ejemplos en México de arquitectura contemporánea destinada desde su proyecto original a la labor museística, el edificio se incorpora armónicamente al entorno gracias a su forma piramidal, lo que remite a la herencia arquitectónica prehispánica.
El edificio no es un cuerpo que invade el bosque, sino que se integra al terreno que lo rodea en virtud de su estructura de varios niveles que se concentra sobre sí misma en volúmenes ciegos de concreto escalonado hacia el centro, que al estar disimulados dan la sensación de que el edificio brota del suelo. Para lograr esta integración, los arquitectos incorporaron taludes con vegetación. Estos últimos son parte fundamental de la composición del edificio y establecen la relación primordial con el Bosque de Chapultepec, creando la impresión de que el museo emerge del suelo.
En la construcción del edificio se empleó, principalmente, concreto armado con piedras de mármol blanco, así como cristal y madera para los pisos. Se puso especial atención en el diseño de los espacios interiores que, iluminados con luz natural y artificial, crean diversas atmósferas que intensifican la relación del visitante con las obras de arte.