El edificio del museo, obra de Juan Navarro Baldeweg, es una gran caja transparente y alberga un paisaje interior que recrea la cordillera de Atapuerca, bañado por la luz cenital que inunda el espacio a través de la cubierta, cuyas secciones prismáticas aluden al terreno del yacimiento arqueológico.
La entrada principal se abre a una gran plaza, concebida como un mirador privilegiado sobre la catedral y el río Arlanzón. Ya en el interior, la zona de acceso recrea el paisaje de Atapuerca a través de cuatro grandes módulos inclinados que muestran, con vegetación preservada, cómo era ese paisaje hace 800.000, 600.000, 350.000 y 50.000 años.
En el nivel -1, el museo presenta los yacimientos de Atapuerca para que el visitante pueda conocer y comprender su importancia en el marco de la evolución humana, y cómo se desarrollan los trabajos de excavación y posterior estudio de los hallazgos. Por su parte, el nivel 0 se destina a plantear la evolución en términos biológicos a través de varios ámbitos: uno dedicado a Charles Darwin y su Teoría de la Evolución; otro a la anatomía comparada para mostrar las semejanzas de rasgos de los humanos con ciertos animales; además una galería de homínidos, única en su género, con reproducciones realizadas por Elisabeth Daynès, escultora reconocida internacionalmente por sus reconstrucciones antropológicas; y finalmente, otro espacio dedicado a Santiago Ramón y Cajal sobre el cerebro, órgano vital en el proceso evolutivo, que incluye una obra del artista Daniel Canogar específicamente realizada para el museo. Ya en el nivel 1 se muestra la evolución cultural a través de la descripción de cómo han ido desarrollándose aquellas manifestaciones que, como el manejo de los signos y el lenguaje, identifican a los grupos humanos. Y finalmente el nivel 2 se dedica a la importancia de los ecosistemas en el devenir de nuestra especie.
El objetivo del MEH de trascender el tipo de museo paleontológico al uso, y de proponerse como un centro dinámico que entabla un diálogo permanente con sus visitantes acerca de lo que nos define como especie humana en un sentido holístico, determinó un planteamiento museográfico que otorga tanta importancia al continente como al contenido, donde el cómo se expone tiene el mismo valor que lo que se expone, y que combina medios tradicionales de exposición con últimas tecnologías. Ello brindó a Empty la oportunidad realizar y coordinar trabajos muy singulares, exigentes y heterogéneos, ampliando enormemente con ello su experiencia en la producción de montajes museográficos.
