עם גדילת המוזיאון והתרחבות מספר המוצגים עלה צורך ליצור מתחם מודרני ויעודי שיוכל לתת במה נאותה למורשת החיל.

מוזיאון חיל-האוויר הוא נקודת מפגש המייצרת הצצה ייחודית אל היסטוריית החיל בפרט ומדינת ישראל בכלל, ובה בעת גם אל חוד החנית של המדע והטכנולוגיה. הוא מאפשר חוויה מגוונת הכוללת טיול בין מוצגים פיסיים היסטוריים וחוויות מולטימדיה, בין ישן וחדש, פנים וחוץ.
קהל היעד של המוזיאון הינו הטרוגני ומגוון, והרכבו משתנה לאורך היום, בין ימות השבוע ואף לאורך השנה. בהתאמה לכך, התכנון המוצע אורג בתוכו מגוון של חללי פנים וחוץ, מסלולים ועושר חוויתי המתאימים לאפיון המשתנה של המבקרים.

התנועה במתחם כולו, ובחללי התצוגות בפרט, היא תלת מימדית ומאפשרת צפייה על התצוגות מנקודות מבט משתנות הן במימד האופקי והן במימד האנכי. קנה המידה של החללים משתנה במהלך הביקור ומוסיף, גם הוא, נופך נוסף לחווית הביקור. גיאומטריית המבנה שואבת השראה מקיפולי מטוסי נייר, ומייצרת קווי נסיקה מתוך האדמה כדימוי להמראה.
השימוש בחומרים בבינוי מבוסס על האנגרים קלאסיים בתצורה חדשה, ובנוסף, משלב חומרים המסמלים תקופות שונות בעולם התעופה. פיתוח המתחם מתוכנן במפלסים משתנים, היוצרים עניין בין נקודות המבט בשטחו. מפלסי הפיתוח מאפשרים ליצור מתחם המשתלב עם הקווים האופקיים של הסביבה ולא לבלוט באופן חריג בנוף המדברי.

האלמנט האנכי במרכז המתחם מהווה ניגוד ומדגיש את הקוים הללו ומאפשר לזהות את המוזיאון כבר מרגע ההגעה לאיזור החניה. הכניסה אל המתחם מתבצעת בשביל טקסי היורד אל אזורי התצוגה ועם הצעידה בו נחשף המבקר באופן הדרגתי אל להק המבנים.