El edificio principal, que dispone de cuatro plantas con áreas de exposición, oficinas, almacenes y laboratorios, fue diseñado por Ioannis Vikelas en 1985.
Desde 1991 el museo cuenta además con otro edificio de estilo neoclásico construido en 1895 por Ernst Ziller que inicialmente tuvo función de vivienda y que se conoce como la «mansión Statatos».
[1][2][3] El edificio principal del museo contiene una de las más importantes colecciones de arte cicládico del mundo, compuesta por objetos realizados en el tercer milenio a. C. entre los que destacan las estatuillas.
De estas, se hallan presentes en el museo ejemplos de todos los diferentes estilos cicládicos que se han dado.
También hay una sección donde se exponen los objetos procedentes de la colección de Karolos y Rita Politis, que fue donada a la Fundación Goulandris en 1989 y que se compone de piezas escultóricas de mármol, estatuillas, joyas y cascos.