המבנה בו פועל המוזיאון היהודי בברלין נחשב לאחד המוזיאונים המיוחדים ביותר בעולם מבחינה ארכיטקטונית. הוא תוכנן על ידי האדריכל היהודי אמריקאי דניאל ליבסקינד כמוצג בפני עצמו מבלי קשר לתערוכות עצמן שמוצגות בו כך שהמבנה מייצג באופן סמלי את ההיסטוריה של החיים היהודים בגרמניה. הוא בנוי בצורת זיגזג והחלונות הממוקמים בו קשורים למיקומם של אתרים יהודים היסטוריים חשובים על גבי מפת ברלין. המבנה כולל למעשה שני מבנים – מבנה ישן דרכו נכנסים וכן המבנה החדש המחוברים יחד רק באופן תת קרקעי.

המוזיאון היהודי בנוי באופן כזה שהוא מחולק לשלושה צירים. הציר הראשון נקרא ציר המוות, הוא כולל מגדל בטון ללא מוצגים המכונה מגדל השואה. לאורך הקירות של ציר זה מוצגים חפצים שהיו שייכים למשפחות יהודיות שנספו בשואה. במגדל עצמו אין תאורה למעט חריץ הפתוח לרחוב והוא בכוונה בלתי ממוזג כך שהמבנה חם מאוד בקיץ וקר מאוד בחורף בהתאם למזג האוויר בחוץ, מה שנועד לסמל את התנאים ששררו במחבואים של היהודים בתקופת השואה. הציר השני נקרא ציר הגלות הוא כולל גם אתוגן הגלות ובו יש בין היתר יש מסדרון הכולל עמודים שאינם ניצבים באופן ישר על המשטח, מה שיוצר אצל המבקרים תחושות סחרחורת ובחילה קשות שנועדו גם כן על מנת לסמן את העקירה מן הבית. הציר השלישי נקרא ציר ההמשכיות והוא מסדרון החוצה את שני הצירים האחרים על מנת לסמל את המשכיות קיומה של היהדות וקיומם של היהודים על אף השואה וכן את התחדשות החיים היהודים בגרמניה לאחריה.

במבנה המוזיאון ישנם גם חללים ריקים הנקראים חללי זיכרון, אשר נמצאים בין אולמות התצוגה ונועדו להצביע על החלל שנוצר בהיסטוריה של העם היהודי בשל השואה, כמו גם החלל שנוצר בהיסטוריה של גרמניה ושל העיר ברלין. באחד מחללים אלו מוצגות יצירתו המפורסמת של הפסל הישראלי מנשה קדישמן "שלכת", הכוללת כ-10,000 פרצופים זועקים אשר עשויים מפלדה. בנוסף, מוצגות במוזיאון תערוכות הקשורות בהיסטוריה של החיים היהודים בגרמניה – מזה מאות שנים, דרך תקופת מלחמת העולם השנייה ועד ימינו. כמו כן, מוצגות במוזיאון תערוכות אמנות של ציירים יהודים וכן תערוכות מתחלפות של אמנים יהודים וישראלים שונים.