O conjunto edificado do Museu das Missões foi construído no noroeste da praça pública do antigo povoado missional São Miguel Arcanjo, junto aos elementos constituintes das ruínas da redução.
O Pavilhão Lucio Costa é a área expositiva principal do museu. Ele abrange um alpendrado similar ao missioneiro, dividido em três salas que, através de suas características arquitetônicas e transparência, traz a possibilidade da visualização espacial da antiga redução missional. Nessas três salas expositivas encontra-se parte significativa da valiosa oleção de imagens missioneiras dos séculos XVII e XVIII.
No lado externo do museu, sobre o piso de arenito e também sobre a grama, é possível observar outras peças e itens dos povoados missionais, como sinos de bronze, bigorna, elementos arquitetônicos como uma pia batismal e o relógio do sol, além de diversos fragmentos em arenito.
Na Casa do Zelador há o Núcleo Expositivo Memória e História, com textos informativos, plantas urbanísticas e esculturas em exposição que auxiliam o visitante a compreender e a refletir sobre essa experiência histórica dos Trinta Povos das Missões.