El museo se sitúa en el interior del espacio denominado Parque Dunar de Matalascañas y se ha instalado en un edificio diseñado por los arquitectos Antonio Cruz y Antonio Ortiz. Los visitantes podrán conocer la singularidad del mundo marino a través de proyecciones audiovisuales, maquetas y esqueletos reales de cetáceos, ya que parte importante de su contenido se centrará en el conocimiento de estos mamíferos, fundamentalmente de los más habituales en las costas andaluzas.

Junto al museo se han construido dos edificios que albergarán el Centro de Investigación y Estudios Ecológicos, que también se dedicarán al estudio científico de cetáceos.

El Parque Dunar en cuyo inerior se sitúan estas instalaciones ocupará una extensión de 150 hectáreas junto a la playa de Matalascañas, en el entorno del Parque Nacional de Doñana. Su creación ha requerido una inversión cercana a los 2.300 millones de pesetas.