Attīstība 20. gs. un mūsdienās Iepriekš dibinātu muzeju kolekciju apjomi turpināja arvien pieaugt un 20. gs. izplatījās tendence reducēt pastāvīgo ekspozīciju īpatsvaru un ierīkot arvien vairāk telpas glabātuvēm, atvēlot tām kādas iepriekš ekspozīcijām izmantotās platības, aprīkojot pagrabu vai bēniņu telpas, vai arī plānojot jaunas piebūves. Muzeju arhitektūras diskursā piebūvju un pārbūvju plānošana kļuva par pastāvīgi aktuālu tēmu, jo telpu trūkums u. tml. izaicinājumi ir saistoši daudziem muzejiem, kas ilgstoši atrodas vienuviet.
20. gs. gaitā arvien turpināja pieaugt mainīgo izstāžu īpatsvars, būtiski ietekmējot jaunu muzeju projektēšanu: priekšroka tika dota elastīgiem telpiskiem risinājumiem. Muzeju projektēšanu arvien vairāk ietekmēja muzeju kuratori. Dominēja tendence veidot pēc iespējas neitrālāku risinājumu ekspozīciju noformējumam, kas izpaudās gan jauno muzeju projektos, gan arī senāk celtajos, kur dažkārt tādēļ tika reducēta vai likvidēta telpu vēsturiskā dekoratīvā apdare.
Starpkaru periodā ideja par muzeju kā templi tika noraidīta un muzeju arhitektūras projektēšanā dominēja orientācija uz funkcionālu lietderību, piemēram, Henrija van de Veldes (Henry van de Velde) projektētais Krelleres–Milleres muzejs (Kröller-Müller Museum, 1937–1938) Oterlo; Adriana van der Steira (Adrianus van der Steur) projektētais Bojmana muzejs (Museum Boijmans, 1935) Roterdamā; Filipa Gudvina (Philip Goodwin) un Edvarda Stouna (Edward Stone) projektētais Modernās mākslas muzejs (Museum of Modern Art, MoMA, 1939) Ņujorkā.
Pēc Otrā pasaules kara – vēlā modernisma periodā notika atgriešanās pie monumentāla muzeju arhitektūras tēla, izcilākajos paraugos apvienojot muzeju projektēšanas tradīcijas un modernisma principus: amerikāņu arhitekta Frenka Loida Raita (Frank Lloyd Wright) projektētais Gugenheima muzejs (Guggenheim Museum, 1943–1959) Ņujorkā; amerikāņu arhitekta Luisa Kāna (Louis Kahn) projektētais Kimbela mākslas muzejs (Kimbell Art Museum, 1972) Fortvērtā un Jeila Britu mākslas centrs (Yale Center for British Art, 1977) Ņūhavenā.
Pēc Otrā pasaules kara muzeji nebija plaši apmeklēti un muzeju būvniecība bija apsīkusi. Strauju uzplaukumu jaunu muzeju būvniecība Eiropā un arī citviet pasaulē piedzīvoja no 20. gs. 80. gadiem. Pieauga arī muzeju profilu daudzveidība un izvērsās muzeju iestāžu funkcijas, ietekmējot muzeja ēku funkcionālās prasības. Muzeju arhitektūra ieguva arvien daudzfunkcionālāku raksturu: telpas ne vien pastāvīgajām ekspozīcijām, mainīgajām izstādēm, krājuma glabātuvēm, bibliotēkai un muzeja administrācijai, bet arī restaurācijas un konservācijas darbnīcām, lekciju auditorijām, grāmatu un suvenīru veikaliem, restorāniem u. tml. (šīs telpas izvietojās vienā ēkā vai arī vairākās autonomās ēkās – viena ēku kompleksa ietvaros vai arī decentralizējot kādas no funkcijām).
Jaunā tendence monumentālu un daudzfunkcionālu muzeju ēku projektēšanā aizsākās ar Francijas valdības pasūtījumā celto Pompidū centru (Centre Pompidou, 1977) Parīzē, ko projektēja itāļu–britu arhitekts Ričards Rodžerss (Richard Rogers) sadarbībā ar itāļu arhitektu Renco Pjano (Renzo Piano); atbilstoši pasūtītāja iecerei muzejs kļuva par atvērtas un progresīvas sabiedrības simbolu: ēkas plānojuma risinājums paredzēja maksimālu elastību modernās mākslas muzeja, bibliotēkas, kafejnīcu, veikalu u. c. ēkas pasūtītāja noteikto funkciju izvietojumā; vizuāli dominējoša nozīme tika piešķirta ēkas apjoma ārpusē eksponētajām metāla konstrukcijām un koši krāsotajiem būves inženiertīklu vadiem un eskalatoru cauruļveida šahtām, tādējādi mainot iepriekšizveidotos priekšstatus par to, kā būtu jāizskatās muzeja kā sabiedriskas ēkas fasādei. Pompidū centra High Tech stila arhitektūra ieguva starptautiski plašas sabiedrības uzmanību. Spēja piesaistīt lielu apmeklētāju skaitu kļuva par būtisku muzeja arhitektūras veiksmes kritēriju. Piemēram, Orsē muzeja (Musée d'Orsay, 1987) ierīkošana 19. gs. beigās celtajā Parīzes dzelzceļa stacijā no muzeoloģiskā viedokļa netiek uzskatīta par praktiski veiksmīgu risinājumu, taču arhitektūras tēla monumentālais iespaids un muzeja kolekciju izcilā vērtība nosaka muzeja popularitāti sabiedrībā. Jaunu identitāti ieguva arī Luvras muzejs (Musée du Louvre), kad pēc ķīniešu–amerikāņu arhitekta I. M. Pei (I. M. Pei; 貝聿銘, Jū Ming Peijs, Ieoh Ming Pei) projekta tika uzbūvēta Luvras piramīda (Pyramide du Louvre, 1983–1988).
No 20. gs. 80. gadiem daudzās pilsētās tika rīkoti starptautiski arhitektūras projektu konkursi, aicinot slavenus pasaules arhitektus piedāvāt vīzijas muzeju projektiem. Muzeji un to arhitektūra kļuva par daļu no modernās kultūras ekonomikas un ieguva jaunu nozīmi pilsētas tēla veidošanā un pilsētvides reģenerācijā. Piemēram, Barselonas Laikmetīgās mākslas muzejs (Museum of Contemporary Art; Museu d'Art Contemporani de Barcelona, 1987–1995), ko projektēja arhitektu birojs Richard Meier & Partners, sekmēja Elvarala rajona attīstību; kanādiešu–amerikāņu arhitekta Frenka Gērija (Frank Owen Gehry) projektētā Gugenheima muzeja (Guggenheim Museum, Museo Guggenheim, 1997) dekonstruktīvisma stila būve sekmēja tūristu masveida pieplūdumu un strauju kultūras un ekonomikas uzplaukumu Bilbao (apzīmējumu “Bilbao efekts” (Bilbao effect) sāka lietot, lai raksturotu arhitektūras potenciālu jebkuru pilsētu pārvērst par metropoli). Dažkārt arhitektūra varēja kļūt par muzeja nozīmīgāko eksponātu: amerikāņu arhitekta Daniela Libeskinda (Daniel Libeskind) projektētā Berlīnes Ebreju muzeja (Jüdische Museum Berlin, 2001) jaunbūve piesaistīja simtiem tūkstošu apmeklētāju pirmajos gados pēc tās atklāšanas, kad ekspozīcijas muzejā vēl nebija pat iekārtotas.
Paralēli tapa arī tādi jaunie muzeji, kas orientējās uz šauru apmeklētāju loku. Piemēram, japāņu arhitekta Tadao Ando (安藤 忠雄, Tadao Andō) projektētā Čiču mākslas muzeja (地中美術館, Chichū Bijutsukan, 1992) Naošimā un Pulicera Mākslas fonda (Pulitzer Arts Foundation, 2001) Sentluisā arhitektūra ir askētiska un orientēta uz individuāla apmeklējuma pieredzi. Arī t. s. loftu muzeji (Loft museums), kuros pārizmantotas savu sākotnējo funkciju zaudējušas fabriku vai noliktavu ēkas, demonstrē tieksmi reducēt arhitektūras nozīmi un padarīt arhitektūras pieredzi par iespējami neitrālāku muzeja pieredzes aspektu, tomēr vienlaikus efektīgi izmantot industriālo telpu vienkāršību, plašumu, elastību, dabīgo apgaismojumu: Endija Vorhola muzejs (The Andy Warhol Museum, 1992) Pitsburgā; Masačūsetsas Laikmetīgās mākslas muzejs (Massachusetts Museum of Contemporary Art, MASS MoCA, 1999) Nortadamsā; Činati fonds (The Chinati Foundation, La Fundación Chinati, 1994) Marfā, Teksasā un citi.