Le projet a été promu par la Fondation Botín, une fondation de dotation privée créée en 1964 par Marcelino Botín Sanz de Sautuola et son épouse, María del Carmen Yllera Camino.

Le bâtiment, composé de deux volumes de tailles différentes soutenus par des colonnes et partiellement suspendus au-dessus de la mer, a été conçu par l'architecte italien Renzo Piano, lauréat du prix Pritzker en 1998, et s'organise en deux volumes reliés par une structure d'espaces et de passerelles en forme de distributeur principal. Le volume ouest est consacré à l'art, avec une salle d'exposition de 2 500 mètres carrés ; un espace commercial et un restaurant sont situés dans son rez-de-chaussée vitré. Le volume est, plus petit, est destiné aux activités éducatives, avec une grande terrasse donnant sur la baie de Santander et une place couverte de 950 mètres carrés au rez-de-chaussée.

La lumière et la légèreté, deux des aspects essentiels de sa conception, y ressortent. La lumière se reflète dans sa façade en céramique, composée de 280 000 pièces discoïdales qui s'adaptent à la géométrie du bâtiment. La construction est soutenue par des piliers et des colonnes, formant un porte-à-faux au-dessus de la baie de Santander et des anciens docks Albareda et Maura, tout en respectant la hauteur des cimes des arbres des Jardines de Pereda.

Le projet a également affecté les jardins de Pereda, adjacents au bâtiment, dont la superficie est passée de deux à quatre hectares, principalement en raison de la mise en souterrain du trafic routier.

Selon Emilio Botín, ancien président de la Fondation Botín, l'installation a coûté 77 millions d'euros. D'autres sources estiment le coût final à 100 millions d'euros. En 2013, la Fondation avait engagé un budget annuel de 12,5 millions d'euros pour l'entretien et le développement des activités du Centre.

La rénovation des jardins de Pereda a été inaugurée au public à l'été 2014, tandis que l'ouverture du centre a eu lieu le 23 juin 2017, avec trois ans de retard.