Après avoir été codirigée par Jérôme Sans et Nicolas Bourriaud (2000-2006), puis par Marc-Olivier Wahler (2006-2012), l'aile ouest est actuellement présidée par Jean de Loisy (2012-).
L'édifice s'ouvre de hautes fenêtres donnant au Sud sur la Seine et la Tour Eiffel. Les plafonds vitrés permettent d'éclairer la plupart des pièces de manière zénithale avec la lumière naturelle. L'important décor extérieur de style Art déco est complété par les métopes "Centaure" et "Eros" de Marcel Gaumont côté Ouest, "Sirènes" et "Hercule" de Léon Baudry côté Est, les portes en bronze du ferronnier Szabo avec reliefs d'André Bizette-Lindet côté avenue du président Wilson, de Raymond Subes avec reliefs de Louis Dideron côté avenue de New York.
De nombreuses statues isolées étaient placées sur les terrasses du miroir d'eau réalisé par Félix Févola, dont il ne reste que les Nymphes couchées de Louis Dejean, Léon Drivier et Auguste Guénot. Malheureusement, les derniers aménagements prévus ne seront jamais achevés, notamment la salle de conférences, qui placée sous le parvis devait être commune aux deux musées, mais ne sera jamais ouverte.
Le palais de Tokyo est l’un des trois édifices permanents édifiés pour l’Exposition internationale de 1937. Le 24 mai 1937, le président Lebrun inaugure le « Palais des Musées d’Art Moderne » remplaçant le musée du Luxembourg qui est alors fermé.
Pendant l'exposition, le palais abrite une rétrospective de l'art français depuis le Moyen Âge réunissant plus de 1300 œuvres provenant également de musées de province et de l'étranger.
Les collections de la Ville de Paris sont présentées provisoirement dans l'aile Est à partir de 1940, tandis que le musée national d'art moderne ouvre ses portes durant quelques mois dans l'aile Ouest, le 6 août 1942, avec un tiers de la collection ramené des dépôts de la zone occupée, la véritable inauguration n'ayant toutefois lieu que le 9 juin 1947.
Le bâtiment prend plus tard le nom de « Palais de Tokyo » en référence au quai du même nom.
Palais de Tokyo - La cafétéria