中国大运河博物馆，由中建西北院完成，中国工程院院士、中国工程设计大师、中建西北院总建筑师张锦秋领衔设计。该馆于2021年6月16日正式建成开放。
博物馆选址于江苏扬州运河三湾风景区，占地200亩，总建筑面积7.9万平方米，是大运河国家文化公园建设标志性项目、国家级特大型综合类博物馆。该项目由博物馆展馆、内庭院、馆前广场、大运塔和今月桥组成。其中馆、塔、桥相得益彰，登塔可以俯瞰“三湾抵一坝”的历史景观。
张锦秋院士曾在大运河文化发展论坛上说，这个项目意义重大、非同一般，被列为世界文化遗产的中国大运河是中华文明精神标识之一，是大运河国家文化公园、江苏省大运河文化带上一个重大建设项目。
大运河博物馆总体布局充分利用地形，博物馆布置在三湾的第一湾湿地公园以北，建筑长边平行于古运河东岸，主入口设在矩形的南端。城市通园区的主干道联通公园已建成的红色剪影桥，将车行、步行不同的游人引导入馆前广场。大运塔则设在博物馆主建筑西侧，高耸于运河东岸。博物馆西侧与古运河河堤之间的场地作为三湾公园的延伸部分，又用较宽的浅水池形成对博物馆的保护与衬托。由此形成了馆、塔、园、河、桥浑然一体的天然图画，历史文化与现代文明交相辉映。
由于博物馆滨临隋唐古运河，而扬州在隋唐古运河开通的盛期曾是仅次于长安（大兴）、洛阳的中国第三大城市。博物馆建筑被要求呈现唐风。因而在这座现代建筑上吸取了唐代建筑多元、开放、包容的精神，适当展现了大气质朴、飘逸舒展的唐风。
为了利于各种功能布局，博物馆主建筑设计为规整的矩形平面，地面以上南北长216.15米，东西宽106.60米，主体高度23.9米。外观体形横向展开，大面积的花岗石实墙使其具有庄重稳健的雕塑感。正前端实墙作弧形前挑的处理，东西二侧实墙设有水纹形线条，都隐喻着静中有动、蓄势待发的蓬勃精神。
主体建筑南端屋顶上透明的圆形接待大厅兼具唐风和现代感。命名为“阅江厅”是导引观众由此极目远眺时，仿佛看到大运河由此南下直达长江。
馆内的内庭院南北长99.75米，东西宽41米，由北而南布置了蜿蜒水体，两岸绿草如茵。院中布置了四组山石：北京的房山石、山东的泰山石、西部的秦岭石、南方的太湖石，以表现大运河造福了幅员辽阔的祖国大地。这个庭院成为博物馆序厅的序曲。
设计上充分利用了整栋建筑19.85米高的平屋顶。在此为观众提供了一个大型屋顶花园，可供休闲、眺望。节假日甚至可在这片空中花园举行文化游艺活动。
为了服务好广大参观游人，博物馆在提供各种展陈空间的同时，还在圆形的智能展厅周围用现代木构架围合了一个桶状半开敞空间，以丰富参观流线的趣味。智能展厅下部面对内庭园设置了优雅的咖啡厅。地下空间内有文创活动厅、风味餐厅和能观赏水瀑的茶室。
大运塔塔座10米见方、外观9层，99.6米高的钢骨玻璃塔首先加强了博物馆在运河航道和扬州市湖、城、河文化轴上的标识性，同时又是登高观望三湾水工智慧、运河文化线的观光平台。塔为正方形呈唐风；塔身挺秀，与扬州秀丽气质相协调；运用了轻盈通透的材料结构，呈现代感。大运塔通过今月桥与主馆相联，半圆形的承托结构倒影在水面上，恰是正圆。其命名和形成的景观都为博物馆平添了诗意。