Le Musée du XXème siècle, né de la restructuration du Palazzo dell'Arengario, représente une des plus grandes œuvres européennes consacrées à la culture. Ce projet associe tradition et modernité, rationalité et beauté.

Le Musée du XXème siècle s'étend sur une surface de 8 200 m² dont plus de 4 000 réservés à l'espace d'exposition. Il commence par une section consacrée aux Avant-gardes internationales avec des peintures de Picasso, Braque, Klee et Kandinsky, Laurens et Modigliani pour ensuite accéder à la première salle dédiée au Futurisme.

Le parcours est marqué par la présence de sections monographiques, parmi lesquelles celle d'Umberto Boccioni. Puis suit l'art des années Vingt et Trente, entre XXème siècle et Art abstrait avec des monographies de Chirico, Morandi, Martini et Melotti, tandis que le grand salon de la tour de l'Arengario est consacré à Lucio Fontana.

Au troisième étage se trouve une salle consacrée à Burri et aux œuvres des années Cinquante et Soixante des plus grands maîtres italiens : Vedova, Capogrossi, Novelli, Tancredi, Accardi.
La dernière section, plus de 1 200 mètres carrés situés dans l'aile longue au deuxième étage du Palais royal et reliée à l'Arengario est dédiée aux années Soixante.

Une grande section est consacrée à l'Art cinétique et programmé avec une série d'ambiances du Groupe T, pour continuer avec le Pop art italien et avec les peintures grand format de la Peinture analytique. La fin du parcours d'exposition accueille l'Arte povera. Dans la même salle se trouve le Musée Marino Marini.

Le musée dispose en outre d'une section dédiée, Edu900, dont s'occupe Civita et propose un calendrier plein d'initiatives, d'itinéraires thématiques et de laboratoires dédiés au le public, les familles, les groupes et les écoles.
Au troisième étage du Musée, donnant sur la terrasse du Portaluppi avec vue sur le Dôme, se trouve le restaurant.