Con su llegada a Ciudad del Río, el Museo asumió varios retos: reposicionarse, consolidarse y crecer. Justamente en el 2009 se lanzó la convocatoria internacional para recibir propuestas arquitectónicas para su expansión en la parte posterior del edificio de Talleres Robledo. El principal objetivo era expandir la propuesta cultural del Museo en la ciudad y enriquecer la programación con salas de experimentación, aulas para talleres, un teatro y, por supuesto, más salas para la exhibición permanente de la colección.
Si bien el MAMM fue el último museo de arte moderno que se fundó en Colombia —les siguió al Museo de Arte Moderno de Bogotá, al Museo de Arte Moderno la Tertulia en Cali y al Museo de Arte Moderno de Barranquilla—, fue el primero en asumir el reto de cambiar, iniciando un proceso de expansión y renovación que se materializó en año 2015.
Con el proyecto de expansión fue necesario repensar y fortalecer el esquema de gestión financiera público-privado. La construcción del edificio duró dos años y tuvo un costo cercano a los 24 mil millones de pesos, aportados por la Alcaldía de Medellín, la Fundación Sofía Pérez de Soto, el Grupo Bancolombia, Sura, la Fundación Fraternidad Medellín, la Constructora Conconcreto, Argos, fundaciones privadas, Luis Guillermo Restrepo y Compañía y el Ministerio de Cultura. La Alcaldía de Medellín contribuyó con un aporte equivalente al 50 % del valor total del proyecto.
La expansión del MAMM estuvo a cargo de 51-1 Arquitectos (conformado por los peruanos César Becerra, Fernando Puente Arnao y Manuel de Rivero) en conjunto con Ctrl G Arquitectos (oficina integrada por Catalina Patiño y Viviana Peña). Su propuesta resultó ganadora, gracias al concepto que tuvo origen en la lógica que sugieren las construcciones informales en las laderas de Medellín, una forma de construcción espontánea que se ajusta al terreno y deriva en terrazas que se articulan con escaleras, sin un patrón definido.
El jurado resaltó la potencialidad de la propuesta en términos urbanos y arquitectónicos, la volumetría del edificio, la posibilidad de acceso peatonal y su relación con el espacio público, las posibilidades de iluminación natural y sostenibilidad ambiental, el cumplimiento con las necesidades del programa del Museo, la calidad del diseño en la propuesta y su funcionalidad interior.
Con la expansión, el MAMM alcanza una superficie total de 9.910m2, que incluyeron nuevas salas de exposiciones, laboratorios, un teatro para 256 personas, espacios para café, librería y tiendas, áreas para servicios y programas de educación y cultura, ampliación de las zonas de reserva y parqueadero. Uno de los aspectos más interesantes del edificio es la integración que logra con el espacio público, el cual parece extenderse por las escaleras centrales de la estructura hasta el cuarto piso, permitiendo el ingreso de los visitantes a las terrazas sin restricción.
El 2 de septiembre de 2015 el Museo inauguró su edificio de expansión y creció significativamente en su influencia local. Pasó de tener 6.000 visitantes anuales en Carlos E. Restrepo, a 45.000 visitantes cada año en Talleres Robledo. Para el 2017, gracias a la expansión, alcanzamos una cifra de 110.000 visitantes.
El nuevo edificio se inauguró con la exposición Débora Arango. La vida con toda su fuerza admirable, que agrupó las categorías de trabajo presentes en la obra de la artista: el desnudo, el placer, la religión, la mujer y la sociedad, el contexto político y el retrato. También se dedicó un espacio a la exhibición de los Portafolios AGPA. Gráfica Panamericana a finales del siglo XX, conformada por una selección de 50 grabados. Durante estos últimos años se hicieron tres montajes diferentes de esta colección perteneciente al Museo. Hubo además una selección de los Salones Arturo y Rebeca Rabinovich, fundamentales para los artistas jóvenes colombianos entre los años 1981 y 2003.
En su proceso de crecimiento, el Museo presentó uno de los más modernos laboratorios dedicados a la experimentación sonora. Bajo el nombre de Sala de Experimentación, el Lab 3 concentró su interés en producciones que incorporan el sonido mediante conferencias, recitales, instalaciones, sesiones de escucha, laboratorios y proyectos especiales. Este espacio cuenta con adecuaciones para el aislamiento acústico y equipos de alta tecnología que estimulan la experiencia sonora de los visitantes.
Con una programación de jueves a domingo, el Teatro MAMM se convirtió en una de las apuestas más ambiciosas del proyecto de expansión. Los equipos técnicos de primer nivel, permiten que el espectador tenga una experiencia de inmersión en la sala. La programación de cine incluye los estrenos de la cartelera en Colombia, los clásicos del cine, ciclos temáticos y títulos del cine contemporáneo global. Así mismo se generó un espacio para la circulación de propuestas musicales de vanguardia, tanto del ámbito local como internacional.
Durante los años subsiguientes a la expansión, el Museo nutrió su programación educativa y discursiva, haciendo un valioso aprovechamiento de sus nuevos espacios y atendiendo la idea de formar públicos a partir de los procesos de creación contemporánea, una conexión entre la institución y el entorno.
El MAMM ha desarrollado en los últimos años una programación que se ha esforzado por incluir diferentes públicos, en una búsqueda constante de medios de trabajo y acción que trasciende los sistemas formales de las artes plásticas. En este nuevo tiempo, el Museo asumió además varios retos: la sostenibilidad de la programación y el nuevo edificio, el desarrollo de unas políticas de adquisición para la expansión y actualización de la colección, el mantenimiento de la excelencia y la calidad en los programas, el darle continuidad a la diversidad y coherencia en los contenidos, y seguir afrontando y respondiendo a la cultura en el campo expandido.