Museumskomplekset erhvervede to nye øverste etager samt en lysegul facade med 8 millioner keramiske fliser. Museets arkitekt og ledelse havde til opgave at omdanne verdens ældste børnemuseum (det åbnede først i 1899) til et moderne uddannelsescenter, der ikke kun fokuserede på børnenes publikum og fungerer også som et "samfundscenter" for Brooklyn-beboere.
Den renoverede bygning har et bibliotek, nye udstillingshaller, caféer og klasseværelser. Tagterrassen med et sommerteater, der har eksisteret siden 1970, er nu tættere forbundet med resten af bygningen takket være nye trapper og lobbyer. Yderligere gelændere og vinduer på et lavere niveau end normalt, andre indvendige detaljer minder besøgende om, at denne bygning primært er designet til børn; og at dens haller ikke kun er fyldt med nysgerrige artefakter fra historisk og naturvidenskab, men også legetøj og attraktioner, herunder en sandkasse med azurblå sand.
Brooklyn Children's Museum er ved at blive det første museum i New York State, der modtager en sølv LEED-energicertificering: geotermiske brønde bruges til at varme og afkøle bygningen, solpaneler installeres på facaderne, og øko-sensorer regulerer belysning og ventilation systemer.
