Le caratteristiche del sito, un lotto di terreno compreso fra Villa Torlonia e via Alessandro Torlonia, implicano forti restrizioni dimensionali. Il volume che ospita l’esposizione permanente è una scatola nera, sollevata dal suolo, su cui sono riportati i nomi degli ebrei romani deportati. Il volume che ospita la hall di ingresso al museo e, al di sopra, lo spazio espositivo a doppia altezza dell’esposizione permanente, ha invece un andamento frastagliato e si rastrema verso l’alto, richiamando i tristemente noti camini dei campi di concentramento.
Questi due volumi, nel rispetto dei limiti altimetrici stabiliti, si immergono nel suolo per ospitare il foyer con la biglietteria e il guardaroba, una caffetteria ed una libreria con affaccio verso Villa Torlonia, la sala conferenze, la biblioteca con il centro studi, le attività didattiche, gli uffici amministrativi, vari spazi espositivi ed infine i parcheggi, riservati agli addetti ed alle autorità. Al di sopra del livello d’ingresso si sviluppa invece il percorso dell’esposizione permanente.
Il Museo Nazionale della Shoah di Roma si articola nelle seguenti sezioni: esposizione permanente, nella quale viene illustrato il processo che conduce dalla nascita dei totalitarismi in Europa alla Shoah; sala conferenze che farà anche parte del percorso museale, quale sede per approfondimenti e proiezioni; biblioteca centro studi e attività didattiche, destinata agli studiosi ed alle visite delle scolaresche; servizi al museo.
Da un punto di vista storico culturale, il sito appare denso di significato: nel sottosuolo di Villa Torlonia sono state rinvenute due importanti catacombe ebraiche che testimoniano un legame ideale fra passato e presente.
Stanti le difficoltà di sosta veicolare che caratterizzano la zona, si è scelto di utilizzare due ingressi: quello da via Nomentana, attraverso Villa Torlonia, più idoneo alla breve sosta dei pullman e quello da via Alessandro Torlonia ad uso prevalente degli addetti e delle autorità.