El M9 forma parte de un nuevo distrito museístico en Mestre, en la Venecia continental, y es el motor de un proyecto de renovación urbana. El volumen del edificio del museo se divide en dos partes: un volumen mayor para el edificio principal de acceso público, y un volumen menor para funciones administrativas y de servicios. Las dos estructuras enmarcan un eje diagonal que conecta el desarrollo urbano moderno al sur con la Piazza Ferretto -el centro histórico de Mestre- al norte. La disposición diagonal de los paneles de cerámica policromática de la fachada refuerza la perspectiva, creando un «efecto llamada» entre los edificios del museo en dirección a la nueva plaza del museo, que se caracteriza por un árbol situado en su centro. El punto focal de la perspectiva creada por el pasaje diagonal y cónico es la fachada del antiguo convento de Santa Maria delle Grazie, construido en el siglo XVI. El edificio restaurado se ha reconvertido para albergar cafés, restaurantes, tiendas y espacios de coworking, y forma parte integral del concepto del distrito M9, complementando la oferta cultural del nuevo museo. El patio del convento está cubierto con una construcción independiente de membrana y sirve de lugar de celebración de eventos.

El M9 es un museo dedicado a la historia del siglo XX en Italia. Único en Europa hasta la fecha, los diversos contenidos se presentan en una exposición puramente digital. En consecuencia, los espacios que albergan la exposición permanente están diseñados como las llamadas «cajas negras». El espacio para exposiciones temporales, en cambio, se ha diseñado como una «caja blanca», iluminada naturalmente sobre un tejado de cobertizo y que se extiende por toda la planta superior como una superficie continua de casi 1.200 m². Unas pocas aberturas en la fachada, cuidadosamente situadas, permiten contemplar la ciudad. Una característica distintiva del volumen del edificio, en gran parte cerrado debido a sus requisitos funcionales, es su revestimiento de fachada de cerámica policromática: el color se utiliza deliberadamente como medio de percepción espacial, con el que la arquitectura del edificio, a su vez, recoge el legado del arte y la arquitectura modernos del siglo XX. El volumen del espacio de exposiciones temporales de la última planta se distingue por su fachada de hormigón visto, al igual que las zonas retranqueadas y las entradas de la planta baja. A pie de calle, el complejo se anima con todos los servicios públicos que cabe esperar en un entorno urbano moderno: una cafetería, un bar y un restaurante, así como una tienda del museo, otros espacios comerciales, galerías y un auditorio.