In der offensichtlichen Komplexität seines Designs gibt es ein Muster, das die Form und das Volumen des Museums bestimmt. Dieses Muster basiert auf der Anwendung der maximalen Krümmung, die Titan in all seinen Elementen unterstützen kann. Der Große Saal, der oft als Fischsaal bezeichnet wird, erstreckt sich nach Osten und schließt an eine Brücke an, die über die Mündung des Flusses Bilbao führt, die La-Salve-Brücke. Dieses Bauwerk existierte bereits vor dem Bau des Museums an dieser Stelle, und die Architektur des Museums musste an sie angepasst werden. Hinter der Brücke befindet sich ein Turm, der wie eine Erweiterung des Museums wirkt und dessen der Brücke zugewandte Seite keine Titanverkleidung aufweist. Im Inneren befindet sich eine Struktur aus schrägen Metallstäben, die an die Arbeiten von Coop Himmelb(l)au erinnert.

Von Osten aus betrachtet, wirkt das Museum im Vergleich zu anderen Perspektiven ätherischer. Man erkennt seltsam geschwungene und verdrehte Parallelogramme, aus denen die Fischhalle besteht. Im Allgemeinen folgen die Fenster des Gebäudes eher konventionellen Mustern. Frank Gehry ist bekannt für seine Fähigkeit, Kontraste zu schaffen, ein Konzept, das seinen Ursprung in anderen künstlerischen Disziplinen wie der Musik hat. In der Architektur geht es um das Nebeneinanderstellen sehr unterschiedlicher Elemente. Im Fall des Guggenheim-Museums in Bilbao erzielt Gehry diesen Effekt, indem er eine Reihe von Blöcken mit geraden, rationalen Formen im südlichen Teil des Gebäudes platziert, der dem Stadtzentrum von Bilbao zugewandt ist. Diese Strukturen stehen in dramatischem Kontrast zu den geschwungenen, organischen Formen des ikonischsten Teils des Museums. Die Fassaden der geraden Blöcke sind nicht mit Titan verkleidet, und ihre Fenster sind rechteckig. Einige dieser Fassaden haben einen violetten Farbton, während andere mit cremefarbenem Stein verkleidet sind.

Hinter diesen Blöcken befindet sich ein kleiner Platz, der zum Haupteingang des Gebäudes führt, wo sich die Skulptur "Puppy" von Jeff Koons befindet. Bei diesem Werk handelt es sich um eine gigantische Darstellung eines Hundes aus natürlichen Blumen. Ursprünglich war sie als temporäre Ausstellung gedacht, aber später wurde beschlossen, dass sie dauerhaft bleiben sollte. Von diesem Platz aus wirkt das Gebäude solider und stabiler als von der Ostseite aus gesehen. Auf der linken Seite des Museums führt eine Außentreppe hinunter zu einem Gehweg, der parallel zur Nordseite des Gebäudes zwischen der Mündung des Bilbao und einem Teich verläuft. Wenn man diese Treppe hinuntersteigt, kann man Vorsprünge in den geraden Blöcken und gebogenen Wänden erkennen.