W latach 2007–2010 dokonano jego przebudowy pod kątem przyszłej ekspozycji.
Przekształcenie Palazzo dell'Arengario w Muzeum XX wieku, pod kierunkiem Itala Roty i Fabia Fornasariego, miało na celu zorganizowanie w budynku prostego muzeum, pozwalającego w optymalny sposób wykorzystać wnętrza i zarazem przywrócić mu jego wyrazisty i atrakcyjny wygląd. W układzie pionowym budynku dodano system wind łączących podziemia z tarasem na dachu, z którego roztacza się widok na plac katedralny. Renowacja pałacu kosztowała 28 milionów euro. Muzeum poświęcono włoskiej sztuce nowoczesnej i współczesnej, zwłaszcza tej, która była tworzona i gromadzona w Mediolanie. Jak wyjaśniała dyrektor Muzeum, Marina Pugliese, futuryzm narodził się w Mediolanie, a miasto to stało się na przestrzeni ostatniego stulecia największym, pojedynczym centrum sztuki innowacyjnej we Włoszech. Stąd jednym z celów placówki jest umożliwienie mieszkańcom Mediolanu ponownego odkrycia artystycznej historii ich miasta.
Muzeum otwarto dla publiczności 6 grudnia 2010 roku.