于表现力和动感的“眼睛”外形和柔和曲线的设计灵感来源于汽车造型的设计手法。金属镶边、柔和的曲线形表面和窗条共同展现了博物馆与众不同的雕塑造型。博物馆外立面主要运用铝质金属材料网状围屏，某些部分完全使用玻璃。这样的设计体现了金属的质感与透明玻璃体的有机结合，她庄严地表达出了汽车时代主题赋予博物馆的建筑设计理念，该建筑将为博物馆创造情感和功能的平台，使游客们在此流连忘返。
汽车博物馆是汽车博览中心的核心，它的立意是从历史渊源以及科技发展的角度向游客介绍汽车所带来的时代变迁以及其对人类生活从过去到未来的影响。
馆内设计为一个开放、灵活的结构，使得各种因素相互并存。设计中特别强调了公共区域，因为它们构成了游客和博物馆之间交流的切点。设计的基本思路为，游客可以通过各个方向进入建筑物。在游客游览博物馆的过程中，既可以连续地游遍整个博物馆，也可以按照明确的主题重点来有选择性地游览。各展览空间呈环形围绕着中庭而布置。通过将展区彼此衔接以及将各个过程和发展阶段透明化，博物馆以鲜明生动的方式将游客引入汽车的“机动性”这一概念。
汽车博物馆还与其南侧中央公园景观中的各品牌展馆相互呼应，形成个性鲜明的建筑艺术群。
编辑本段展陈规划建设中的汽车博物馆
我国汽车工业起步较晚，建设现代化的汽车博物馆没有现成的经验可以借鉴，国内的展品资源也异常缺乏，我们通过对国际先进的展览理念和展览技术的研究，以科学、技术、社会（STS）的模式来规划展区和主题。北京汽车博物馆不仅仅是对汽车历史的回顾，更应该是一座面向未来的以汽车为主题的科技馆。
汽车博物馆从五至三层将根据历史、技术和未来的主线由三个馆构成。
编辑本段大事记2002年
2002年2月28日中国国际汽车博览会展中心汽车博物馆项目被列为北京市60项重大建设项目（京计投资字2002]326号）
2002年4月4日中国国际汽车博览会展中心建设办公室成立，2003年3月3日更名为北京国际汽车博览中心建设办公室。（丰编函字[2003]7号）
2002年10月18日北京市规划委员会批准下发关于北京国际汽车博览中心的《规划意见书》（2002规意字2393号）
2002年12月9日北京市发展计划委员会批准下发《关于同意建设北京国际汽车博览会展中心项目建设书的批复》（京计商字[2002]2438号）
2003年
2003年3月6日北京国际汽车博览中心规划方案及汽车博物馆建筑方案的设计招投标工作全面启动。
2003年3月15日举办了有国家计委、国家经贸委、中国汽车技术研究中心、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国科技馆、一汽集团、二汽集团、上汽总公司等10余个部门和单位参加的“北京国际汽车博览中心暨汽车博物馆发展规划方案论证会”。
2003年5月29日中国汽车工程学会理事长张小虞一行四人与丰台区及建设办公室领导就汽车博物馆的建设和筹建汽车博物馆理事会等事宜举行了专题座谈会。会议形成了学会与北京国际汽车博览中心建设办公室长期合作的意向，提出了发起成立汽车博物馆建设和发展促进理事会的倡议。
2003年6月19日至23日由中国汽车工程学会、中国汽车技术研究中心、北京国际汽车博览中心建设办公室等组成的汽车博物馆研究工作小组举行专题研讨会。会议就汽车博物馆的展示内容进行专门研究和讨论，并形成了阶段性成果。
2003年7月1日-4日举行了北京国际汽车博览中心规划方案及汽车博物馆建筑方案设计评审。德国Henn Architekten/ 加拿大Bregman + Hamann Architects（B+H）设计联合体，日本株式会社矶崎新工作室与鹿岛建设株式会社建筑设计工程技术本部设计联合体，美国TVS International的设计方案被评选为入围方案。北京市副市长翟鸿祥察看了投标方案并专题听取了专家评审汇报。
2003年7月5日市委书记刘淇、代市长王歧山察看了北京国际汽车博览中心规划方案及汽车博物馆建筑方案。
2003年9月13日全国政协主席贾庆林、北京市委书记刘淇、代市长王岐山察看了北京国际汽车博览中心规划方案。
2003年11月28日北京市副市长张茅专题听取了汽车博物馆建设工作汇报，确定了汽车博物馆的功能定位和公益项目与商业项目组合开发的运作方式。
2003年12月12日德国Henn Architekten/ 加拿大Bregman + Hamann Architects（B+H）设计联合体的设计方案被评定为中标方案。
2004年
2004年2月18日由中国汽车工程学会、中国汽车技术研究中心、中国汽车工业协会和丰台区政府共同发起成立汽车博物馆建设和发展促进理事会。
2004年3月1日丰台区政府决定常务副区长闫小彦任北京国际汽车博览中心建设办公室主任。
2004年4月9日北京市政府京政地[2004]第21号文件批准同意征用土地。
2005年
2005年1月15日北京国际汽车博览中心建设办公室与北京汽车工业控股有限责任公司签署了车辆捐赠协议，正式接受了北汽控股为汽车博物馆捐赠的燃料电池及混合动力汽车及残疾人专用车。
2005年2月27日至3月1日北京国际汽车博览中心汽车博物馆展览陈设概念设计竞赛方案专家评审会议召开。
2005年5月18日至19日北京国际汽车博览中心建设办公室就汽车博物馆汽车科技展陈框架方案举行了专家论证会。会议邀请了国内汽车科技类、展览陈列类专家。
2005年6月15日魏佳佳刘援夫妇向建设办公室捐赠汽车一部，成为汽车博物馆的第一位个人捐赠者。
2005年6月27日北京国际汽车博览中心建设办公室办理完成征地结案手续。
2005年9月1日北京建筑设计研究院提交了汽车博物馆方案设计成果，方案设计结束。
2005年12月8日建设办公室领导前往北京汽车工业控股有限责任公司会见安庆衡董事长、董扬总经理、周榕副总经理。双方就在汽车博物馆基础上的合作达成了一致意见。
2006年
2006年01月21日 取得北京市规划委员会核发的建设用地规划许可证和汽车博物馆建筑方案审批意见。
2006年02月07日
北京市发展和改革委员会核准《关于建设北京汽车博物馆项目核准的批复》，随附《北京市发展和改革委员会核准意见书》。
2006年03月07日 北京市规划委员会核发了北京汽车博物馆《建设工程规划许可证》。
2006年03月10日
市发改委在本次会议正式公布了2006年北京市重点工程建设计划，北京国际汽车博览中心项目被列入北京市2006年重点推进前期工作项目。
2006年03月13日
中国汽车技术研究中心张正智先生将其几十年来珍藏的几百册汽车有关书籍无偿捐赠给了建设办公室。这些书籍包括历年的汽车工业年鉴、汽车专题研究等。
2006年04月28日
北京汽车博物馆举行奠基仪式。仪式上，北京汽车工业控股有限责任公司向汽车博物馆捐赠了“北京牌”BJ212和BJ130汽车各一辆，区长张大力与北京汽车工业控股有限责任公司总经理董扬签署了捐赠协议书、合作意向书。
2006年07月01日 取得北京市国土资源局下发的《建设用地批准书》。