En Junio de 2007, se completó la remodelación emprendida por el mismo Libeskind en colaboración con Bregman y Hamann. La nueva ampliación aporta una arquitectura dinámica, para una mayor afluencia de público y 9.000 m2 de espacio expositivo; combina a la perfección, la estructura moderna del proyecto renovador con el clásico y antiguo edificio construido en 1912.

Para este diseño, Libeskind tomó como referencia las formas cristalinas de las Galerías de Mineralogía del Museo Real de Ontario. Es por esto que la propuesta maneja una estructura de formas prismáticas, orgánicamente ligadas entre sí; dando prioridad al espacio público y transformando el museo en un centro luminoso.

Los visitantes ingresan directamente a un amplio atrio, donde se encuentran los dos temas representativos del Museo, Historia Natural y Cultura de la Humanidad, los cuales son evidentes al subir las escaleras entrelazadas que conducen hacia las exposiciones. El primer piso, está unificado en un espacio abierto que permite al visitante un desplazamiento fluido; la renovación fue financiada en parte por Michael Lee-Chin, mecenas del arte que aportó 30 millones de dólares.