Tomó como sede el antiguo Hospital General de Madrid, gran edificio neoclásico del siglo XVIII situado en la zona de Atocha, cerca de las estaciones homónimas de tren y metro. Fue diseñado inicialmente por José de Hermosilla y continuado posteriormente por Francesco Sabatini, y actualmente se le conoce como edificio Sabatini, en honor a este arquitecto italiano. El Reina Sofía es el vértice sur del conocido como Triángulo del Arte de Madrid, que incluye a otros dos célebres museos: el Prado y el Thyssen-Bornemisza.
En la colección permanente del museo destaca un núcleo de obras de grandes artistas españoles del siglo XX, especialmente Pablo Picasso, Salvador Dalí y Joan Miró, representados ampliamente y con algunas de sus mejores obras. Es muy relevante igualmente la colección de arte surrealista (con obras de Francis Picabia, René Magritte, Yves Tanguy o Jean Arp, además de los ya citados Miró y Dalí), Cubismo (que a la colección Picasso añade nombres como Juan Gris, Georges Braque, Robert y Sonia Delaunay o Fernand Léger) y la presencia de artistas expresionistas, como Francis Bacon o Antonio Saura; junto a autores de diversas tendencias tan destacados como Lucio Fontana, Yves Klein, Diego Rivera, Alexander Calder, Roberto Matta, Mark Rothko, Antonio López García, Antoni Tàpies, Miquel Barceló o Sam Francis.
El número de visitantes ha ido aumentando progresivamente en los últimos años: en en 2010 recibió 2.313.532 personas, casi un 10% más que el año anterior, ocupando el 15º puesto entre los museos más visitados del mundo y en el primer semestre de 2011 lo visitó un 30% más que en el mismo periodo de 2010. Estos datos y la activa política de adquisiciones le han situado en un puesto de privilegio entre los museos internacionales de arte contemporáneo.
