Autor projekta bio je Frank Gehry: ovo mu je prvi posao u rodnom gradu. Galeriju od većine ostalih muzejskih zgrada razlikuje suzdržanost, odsutnost izražajnih "gesta", možda čak i određena skromnost.
Kompleks galerije revidirana je i proširena cjelina zgrada različitih vremena, formirana tijekom 20. stoljeća. Gehry je neke od kasnijih dijelova zamijenio novim zgradama, dodajući jasnoću cjelokupnom planu, a također značajno povećavajući izložbeni prostor AGO.
Glavno pročelje muzeja nalikuje trupu jedrilice ili boku goleme ribe: zaobljeni stakleni zid skriva drveni okvir i daske zidova skulptorske dvorane „Galerija Italija“, koja je otvorena u gradski prostor. Smješteno je na drugom katu zgrade, iznad ulaza, a volumen mu prate dva "panela" od stakla i čelika.
Iznad stražnjeg pročelja galerije, prema parku, dominira kocka dvorana suvremene umjetnosti obložena plavim pločicama od titana, usredotočena na spiralno glavno stubište muzeja, djelomično izbočeno prema van.
Glavni ulaz AGO-a otvara se u malo predvorje kroz koje se vijugava rampa vodi do dvorana: na njemu morate usporiti, što posjetiteljima stvara odgovarajuće raspoloženje. Središte muzejskog kompleksa je Walker's Courtyard, sagrađen dvadesetih godina prošlog stoljeća, a detaljno ga je obnovio Frank Gehry. Njegov jedini moderni element su stubište uvijeno u zmijsku vrpcu koja vodi do odjela moderne umjetnosti, a koji je arhitekt stvorio od nule (Gehry je većinu ostalih izložbenih prostora ostavio netaknutima). To su prostrane sobe s prozorima koji gledaju na park; također mnogi imaju staklene stropove. Radi udobnosti kustosa, neke od tih soba podijeljene su u manje odjeljke kako bi odgovarale bilo kojoj izložbi.
Kritičari su već primijetili ugodnu razliku između obnovljene Galerije Ontario i Kraljevskog muzeja Ontario, koji je prošle godine doživio istu transformaciju: tada je Daniel Libeskind bio odgovoran za obnovu, stvarajući dramatičnu "arhitekturu za arhitekturu", malo povezanu s njezinom glavnom funkcija - izložba umjetničkih djela. Razlog tome je što je Libeskind nepoznanica Torontu, a Frank Gehry odrastao je u kući koja se nalazi nekoliko blokova od kompleksa Gallery, a rad na njezinu projektu za njega je postao svojevrsno putovanje u prošlost, što je nesumnjivo utjecalo na "netipična" za njegovo djelo ova diskretna i poetska građevina.