Desde la Avenida de Salamanca, desde las márgenes, puentes o cauce del Pisuerga, el singular complejo arquitectónico del Museo de la Ciencia, obra de los arquitectos Enrique de Teresa, Rafael Moneo, y colaboradores, nació para ser percibido en movimiento.
Su trabajo dio lugar a singular complejo arquitectónico referente de la divulgación cientÃfica en Castilla y León y uno de los sÃmbolos de modernidad arquitectónica de Valladolid ya que se perseguÃa un «efecto Guggenheim» en la ciudad
Es un museo de titularidad municipal, levantado sobre los terrenos del pago de Vistaverde, donde se encontraba la antigua fábrica de harinas «El Palero», un complejo industrial que fue respetado parcialmente para albergar la exposición permanente del museo.2​ ​
La fachada de cerámica de la antigua fábrica de harinas de El Palero, la cara de cobre oxidado y vidrio mirándose en el agua, la torre enrejada, la pasarela sobre el rÃo, las plazas, el gran vestÃbulo interior, el Planetario, las salas de exposiciones… todo el conjunto arquitectónico respira Ciencia y Arte, y su experiencia se convierte en una sorprendente sucesión de acontecimientos visuales.
En cuanto a la arquitectura exterior tiene especial relevancia la emblemática torre del Museo, conocida y reconocida por todo el público, aunque poca gente sabe lo que realmente hay en su interior: se trata del centro neurálgico del Museo, ya que varias de sus plantas acogen las oficinas de los distintos departamentos. En la última planta se encuentra un restaurante que ha sido galardonado con una estrella MichelÃn.
El siguiente elemento exterior más singular por su valor histórico y arquitectónico es la fachada de ladrillo caravista rojo (antigua fachada de la fábrica de harinas) existente en la plaza Sur del Museo. Detrás de la misma y en el interior de un edificio de cuatro plantas se encuentra la mayor parte de la exposición permanente del Museo.
Otro elemento muy llamativo por su cubierta de diente de sierra color verde es la sala de exposiciones temporales. Junto a ellla puede verse un cubo realizado en hormigón blanco, que aloja la cúpula de nuestro planetario.
El amplio vestÃbulo, al cual se puede acceder desde las plazas Norte y Sur del Museo, conecta todos los elementos anteriores.
El Museo cuenta también con un moderno Auditorio en la plaza septentrional, conectado con el cuerpo central del edificio mediante una estructura elevada que corresponde, en la planta sótano, a la Sala L de exposiciones temporales.
Como último espacio, pero no por ello menos importante, es la Casa del rÃo Pisuerga situado en el otro margen del rÃo y comunicado con el Museo a través de una espectacular pasarela peatonal.
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