האגף החדש בן 10 הקומות ישלים את הבניין הראשי של מריו בוטה, שנפתח בשנת 1995: בתוך החללים שלהם התמזגו יחד, אם כי מבחוץ, כל אחד מהם שמר על האינדיבידואליות שלו. נפח הלבנים הסבוך של בוטה בולט בבירור מול חזיתות הבהירות של פרשת סנוהטה. הם מכוסים בלוחות פולימרים מחוזקים בפיברגלס שאמורים להידמות לערפל ולגלים של מפרץ סן פרנסיסקו - ממש ברוח הלשכה הנורבגית הידועה בנטייתה לסמלים ומטאפורות פואטיות.
אך לא ניתן לומר כי בניין ה- SFMOMA הראשון נותר ללא שינוי: למשל, האטריום מתחת ל"אוקולוס "המפורסם בראש מגדל הפסים איבד את גרם המדרגות המקורי שלו במהלך הבנייה מחדש כדי ששום דבר לא יפריע לחלל שלו. כעת יוחלף בגרם מדרגות חדש "פיסולי". בנוסף, Snøhetta, הידוע בתשומת ליבו לנוף, תכנן את החלל סביב שני חלקי מתחם המוזיאון, ופתח אותם לעיר. חלל התצוגה בקומת הקרקע, שזמין ללא קניית כרטיס, משרת את אותה מטרה. יהיו עבודותיו של ריצ'רד סרה "רצף" (2006) ועבודות אחרות, ו"גרם המדרגות הרומי "מעץ מייפל אמור להפוך למקום מפגש מועדף על תושבי העיר.
בקומה השנייה יוקם לובי חדש המשקיף על מרפסת פתוחה עם פסלים (בסך הכל יהיו שישה במוזיאון) וקיר ירוק של 16,000 צמחים - הגדול ביותר באזור מפרץ סן פרנסיסקו.
האגף החדש בשטח כולל של 21.8 אלף מ"ר גדול מעט יותר מבניין בוטה (20.9 אלף מ"ר). עלייה בגודל המוזיאון אפשרה לארגן חללים חדשים להופעות ולהצגות אחרות, מרכז פריצקר לצילום - לתערוכה ולמחקר של עבודות בז'אנר זה, גלריה לאדריכלות ועיצוב, הנחות חינוכיות ועוד. מרכז שיקום חדש, סדנאות אמנים ומשרדי צוות יכבשו את הקומות העליונות של האגף החדש.
בניית הבניין החדש החלה בשנת 2013, ופתיחתו של המוזיאון המשופץ אמורה להיערך ב -14 במאי 2016. התקציב עמד על 305 מיליון דולר. הפרויקט טוען כי הוא LEED Gold (SFMOMA מתוכננת להשתמש ב 46% פחות אנרגיה ו 60% פחות מי ברז מאשר בניין סטנדרטי באותו מפרט).
