I 1992 vant arkitektene Lunde & Løvseth en nasjonal arkitektkonkurranse med 48 bidrag om Norsk Oljemuseum. I 1996 var prosjektet fullfinansiert. Staten bidro med 60 millioner kroner, Rogaland fylke med 10 millioner og Stavanger kommune med 20 millioner kroner og tomt. 75 millioner kroner ble samlet inn blant private sponsorer. Byggearbeidene startet i juni 1997. I løpet av en byggetid på 22 måneder reiste museet seg i stein, glass og betong. Bygget ble ferdigstilt innenfor rammen på 165 millioner kroner som var samlet inn. Den offisielle åpningen ble foretatt av Hans Majestet Kong Harald V 20. mai 1999.