Das Gebäude wurde in Stahlbetonbauweise errichtet und in einigen Bereichen mit Mauerwerksbau ergänzt (7.000 m³ Beton, 600 Tonnen Baustahl, 40.000 m² Schalung). Durch die Hanglage ergibt sich an der Abteistraße eine Unterkellerung (24.000 m³ Erdaushub), die zur Gartenseite hin teilweise als unterirdische Bebauung sichtbar ist. Die bis zu 12 Meter tiefe Baugrube wurde mit 1.200 m² Berliner-Verbau und einem Verbau aus 463 Betonbohrpfählen (270 m²) gesichert. Dabei betrug die Bodenverdichtung der Gründungssohle 1.700 m².
Für die Fassadengestaltung wurden im wesentlichen vier Materialien verwandt: Die geschlossene Turmfassade und die Wechselausstellung haben eine helle Sandsteinverkleidung (1.200 m²). Die Ausstellungstürme auf der Plattenebene, einschließlich der Shed-Dächer, sind mit Titanzink (3.000 m²) verkleidet und alle Fensterfronten wurden in Aluminium gehalten (1.600 m²). Der Ausgangspavillon auf der Plattenebene ist mit weißem Marmor verkleidet, die terrassenartigen Abstufungen zum Abteigarten sowie die Außenmauern der amorphen Ausstellungsräume sind analog zu den angrenzenden Stadtmauerresten aus Ziegelsteinen ausgeführt. Die Platte, der Stegbereich und alle Außentreppen wurden ebenfalls mit Sandstein belegt.
Tageslichteinfall ist in den Ausstellungsräumen gegeben über die Shed-Dächer (ideales Nordlicht), einige einzelne Lichtkuppeln, die als Raster von Lichtkuppeln, die als Raster von Lichtkuppeln ausgeführte Decke der großen Wechselausstellung sowie die nach Süden gelegenen Fensterflächen der mittleren und unteren Geschossebene. Die Innenwände sind im Bereich der Schauräume verputzt (10.000 m²); einige Bereiche wie Vortragssaal, Unterrichtsraum und Multivision haben eigens entworfene Wandverkleidungen aus Holz und Akustikplatten. Die Decken sind, sofern sie nicht als Lichtdecken gestaltet wurden, in Perlgips abgehängt (4.500 m²).
Als Bodenbeläge wurden verwendet: Koelga- und Lasamarmor (2.800 m²), Velour-Teppich (1.200 m²), Kokos-Teppich (600 m² – 2001 gegen Kunststoffestrich ausgetauscht), Kunststoff (950 m²) und Kopfholz bzw. Parkett (300 m²). Insgesamt wurden 600 Laufmeter Treppenstufen innen (Marmor) und 400 Laufmeter Treppenstufen außen (Sandstein) angelegt.*
*Dieser Text stammt aus der Pressemitteilung der Eröffnung des Museums Abteiberg 1982 bzw. der Wiedereröffnung nach der Generalsanierung 2007.