西藏博物馆占地面积为53959平方米,总建筑面积2.249万平方米。整个博物馆由主馆区、民俗村、办公及生活附属设施三大部分组成。整个工程分为二期建设,一期工程包括主馆及文物仓库、配电房等,于1996年3月10日破土动工,1997年10月1日竣工。1997年10月1日,自治区举行了西藏博物馆主体建筑工程竣工和总书记题字揭幕仪式。二期工程包括民俗村、办公及生活附属设施,于1998年4月20日动工,1999年5月31日竣工。这项工程由西南建筑勘察设计院设计,自治区第四建筑工程公司负责施工。
建成后的博物馆, 主体建筑分展馆区和库区两个部分。展馆区二层是西藏历史展览。三层是唐卡、动植物、玉石等专项展览和临时展览。一层是旅游纪念品商店。
博物馆墙体用花岗石砌就,上端为藏式女儿墙即镶嵌柽柳女墙,屋顶用琉璃瓦覆盖。博物馆内部结构采用现代结构体,朝阳一面镶有进口落地大玻璃。馆内还装备有十分先进的监控和调温设备。极目回顾,馆区层楼叠阁,绿树成荫,斗拱实厚,回廊蜿蜒,整个建筑群碧瓦红砖,画栋雕梁,交相辉映,显示出浓厚的藏民族建筑风格和现代气息。