古名「平城」的山西大同，曾是北魏的首都、辽金的陪都，也是明清时期的边防重镇。然而在近代因煤炭而致富的大同，一度被贴上工业污染的恶名，为了摆脱煤都形象，大同市特别规划兴建了一系列文化建筑，以期为这座历史悠久的古都，带来 21 世纪的文化复兴。其中位于大同市文化广场、于 2021 年 9 开幕的大同美术馆，便是大同市五大新文化建筑之一。
由国际知名建筑事务所 Foster + Partners 设计的大同美术馆，特别以火山喷发意象，来构思这座新文化地标的建筑样式。设计团队除了以 4 个内折式金字塔量体，组合出如同山峰层叠的建筑景观，并且以呈现天然蚀锈色泽的耐候钢，描绘出黄土山峰的意象。在每个金字塔量体的内折面，则设计有成排的天窗，以此为展馆内带来美丽的光影流动景象。建筑内除了延续有金字塔式的空间样式，并且规划有一个高 37 公尺、跨度 80 公尺的大型展厅。这个宽敞的大展厅不仅能展出各式大型艺术作品，并且能让美术馆空间在未来拥有更高效的弹性使用性能。
为了适应山西的气候条件，大同美术馆也以被动式节能建筑设计，来减少能源的消耗。包含以面向北方和西北方的高层天窗设计，来减少日光直射，以此创造出适合艺品展示的自然采光。占整个建筑体 70% 面积的倾斜式屋顶，则拥有超过建筑规范 2 倍的隔热性能，而只占 10% 的玻璃材质，也将建筑日后的维护消耗降到最低。在美术馆内也采用了最先进的微型气候控制系统，来提供最友善艺品的室内气候条件。