广东海上丝绸之路博物馆建筑特色鲜明，设计创意独特，紧扣海的主题，体现了海洋文化与南方建筑风格的柔美组合。立面由五个大小不一的椭圆体连环相扣组成，整体既似起伏的波浪，又如展翅的海鸥。建筑摈弃传统的梁架结构，把造船的龙骨结构和南方独特的干栏式建筑形式相结合，风格清新独特，堪称我国乃至世界上的地标式建筑。整个建筑使用层数为地上三层，地下一层。五个拱体包容了博物馆的陈列展示及办公区域，分区明晰。中间较大的椭圆体即是为沉船量身定做的家园——“水晶宫”。右侧两拱为文物展示厅，主要展示“南海I号”打捞出水的文物，左侧两拱为办公区域，科研、库存、设备及后勤系统均在此区。
