Los visitantes que llegan desde la avenida Columbus perciben el Centro Gilder como un edificio situado en un parque, construido a la misma altura que los edificios históricos del Museo que lo rodean, con curvas suaves y fluidas. Una vez dentro, los visitantes se encuentran en el atrio Griffin, un gran espacio que se eleva a toda la altura del edificio y recibe iluminación natural a través de los tragaluces. El diseño del espacio se ha basado en el estudio de las formas en que el viento y el agua tallan los caminos en la roca, así como las formas que el agua caliente graba en los bloques de hielo. Este espacio, como gran parte del Centro, se construyó rociando concreto estructural directamente sobre barras de refuerzo sin encofrado, para crear un interior sin fisuras de paredes arqueadas, puentes y cavernas, que constituye la estructura del edificio. La técnica de proyección, conocida como "concreto proyectado", fue inventada por el naturalista y taxidermista del museo, Carl Akeley, que se termina a mano, dejando constancia de la habilidad de sus constructores. El alzado trasero (que da al este) se inspira en los edificios adyacentes del museo y presenta una alta ventana central que proporciona luz natural adicional al edificio.
El diseño del Centro Gilder se inspiró en los procesos naturales de la Tierra, como el viento y el agua, que dan forma a paisajes que invitan a su exploración. El edificio tiene 6 plantas, 4 de ellas abiertas al público, e incluye nuevas galerías de exposiciones, aulas de última generación, una experiencia inmersiva de ciencia y arte, una biblioteca rediseñada, y una importante instalación de colecciones que alberga millones de especímenes y presenta exposiciones que revelan la diversidad de su vasto acervo museográfico. El Centro Gilder crea así 33 conexiones entre los 10 edificios del Museo para eliminar los callejones sin salida y conectar todo el campus.
