Den nye fløj på 10 etager supplerer Mario Bottas hovedbygning, der åbnede i 1995: indeni deres rum er smeltet sammen, selvom udvendigt har hver bevaret sin individualitet. Bottas indviklede murstenvolumen skiller sig tydeligt ud mod de lysfarvede facader i Snøhetta-sagen. De er dækket af glasfiberforstærkede polymerpaneler, der formodes at ligne tågen og bølgerne i San Francisco-bugten - helt i ånden fra det norske bureau kendt for sin forkærlighed for symboler og poetiske metaforer.
Men det kan ikke siges, at den første SFMOMA-bygning forblev uændret: for eksempel mistede atriet under den berømte "oculus" øverst i det stribede tårn sin oprindelige trappe under genopbygningen, så intet ville afbryde dets rum. Nu vil den blive erstattet af en ny, "skulpturel" trappe. Derudover har Snøhetta, kendt for sin opmærksomhed på landskabet, designet rummet omkring begge dele af museumskomplekset og åbnet dem op for byen. Udstillingsområdet i stueetagen, der er tilgængeligt uden at købe en billet, tjener det samme formål. Der vil være Richard Serras værk "Sequence" (2006) og andre værker, og den "romerske trappe" lavet af ahorntræ skulle blive et yndet mødested for byens befolkning.
På anden sal er der en ny lobby med udsigt over en åben terrasse med skulpturer (der vil i alt være seks på museet) og en grøn mur på 16.000 planter - den største i San Francisco Bay Area.
Den nye fløj med et samlet areal på 21,8 tusind m2 er lidt større end Botta-bygningen (20,9 tusind m2). Denne stigning i museets størrelse gjorde det muligt at arrangere nye rum til forestillinger og andre forestillinger, Pritzker Center for Photography - til udstilling og forskning af værker i denne genre, et arkitekt- og designgalleri, uddannelsesmiljøer og meget mere. Et nyt restaureringscenter, kunstnerworkshops og personalekontorer besætter de øverste etager i den nye fløj.
Opførelsen af den nye bygning begyndte i 2013, og åbningen af det renoverede museum er planlagt til 14. maj 2016. Budgettet var $ 305 millioner. Projektet hævder at være LEED Gold (SFMOMA er planlagt til at bruge 46% mindre energi og 60% mindre ledningsvand end en standardbygning med samme specifikation).
