Im 19. Jahrhundert einst als Wohnhaus für den Maler Franz von Lenbach konzipiert, konnte das Gebäude die Besuchermassen im Jahr 2008 nicht mehr fassen. In einem europaweiten Auswahlverfahren 2009 wurde das Londoner Büro Foster + Partners mit der Entwicklung eines Sanierungskonzeptes und dem Entwurf der Umgestaltung entsprechend den gewandelten Anforderungen des Museums beauftragt. Die dafür von der Stadt München bereit gestellten Mittel beliefen sich auf rund 60 Mio. Euro.

Ziel des Architekten Norman Foster sei es gewesen, die Qualitäten der historischen Villa zu bewahren - und gleichzeitig einfach für mehr Platz zu sorgen.  Dazu wurde die historische Villa freigestellt und dieser Kernbau durch ein Atrium, das um Lenbachs Villa führt, hervorgehoben.

Nun besitzt das Museum eine große Empfangshalle und einen barrierefreien Eingang zwischen dem mit Messing verkleideten Neubau und dem früheren Ateliergebäude des Lenbachhauses. Zudem wurde eine für den Museumsbereich wegweisende Ausstellungsbeleuchtung entwickelt: Eine tageslichtähnliche künstliche Beleuchtung erfüllt nicht nur die konservatorischen Anforderungen in höchstem Maß, sondern eröffnet durch variable Lichtfarben neue Gestaltungsmöglichkeiten.

Für Abwechslung sorgen in der Porträtabteilung auch verschiedenfarbige Wände und leicht versetzte Türen, die nicht nur Einblicke in die folgenden Räume gewähren, sondern mit zwischendrin ausgestellten Skulpturen oder Installationen für überraschende Momente sorgen.

Die Städtische Galerie im Lenbachhaus, die in der Künstervilla Franz von Lenbachs beheimatet ist, besitzt eine der weltweit größten Sammlungen von Werken des »Blauen Reiter«, in der u.a. Werke von Paul Klee, Wassily Kandinsky, Franz Marc, August Macke, Gabriele Münter und Alexej Jawlensky vertreten sind. Neben diesem Sammlungsschwerpunkt, zeigt das Lenbachhaus Münchner Malerei des 19. Jahrhunderts. Mit dem Erwerb der Arbeit »Zeige deine Wunde« (1974 – 75) von Joseph Beuys entwickelte sich ein dritter Sammlungsschwerpunkt, die internationale Gegenwartskunst.