Autor projekta bio je Frank Gehry: ovo mu je prvi posao u rodnom gradu. Galerija se od većine ostalih muzejskih zgrada razlikuje od suzdržanosti, odsustva izražajnih "gesta", možda čak i određene skromnosti.
Kompleks galerije je revidirani i uvećani ansambl zgrada različitih vremena, formiran tokom 20. veka. Gehry je neke od kasnijih dijelova zamijenio novim zgradama, dodajući jasnoću cjelokupnom planu, a također značajno povećavajući izložbeni prostor AGO.
Glavna fasada muzeja podsjeća na trup jedrilice ili na stranu ogromne ribe: zaobljeni stakleni zid skriva drveni okvir i daske zidova skulptorske dvorane „Galerija Italija“, koja je otvorena u gradski prostor. Smješten je na drugom katu zgrade, iznad ulaza, a volumen mu prate dva "panela" od stakla i čelika.
Iznad stražnjeg pročelja galerije, okrenut prema parku, dominira kocka dvorana savremene umjetnosti obložena plavim pločicama od titana, centrirana na spiralno glavno stepenište muzeja, djelomično istureno 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 1920-ih, a detaljno ga je obnovio Frank Gehry. Njegov jedini moderni element je stubište uvijeno u zmijsku vrpcu koja vodi do odjela moderne umjetnosti, a koji je arhitekta stvorio od nule (Gehry je većinu ostalih izložbenih prostora ostavio netaknutima). To su prostrane sobe s prozorima koji gledaju na park; takođe mnogi imaju staklene plafone. Radi udobnosti kustosa, neke od ovih 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 rekonstrukciju, stvarajući dramatičnu "arhitekturu za arhitekturu", malo povezanu s glavnim funkcija - izložba umjetničkih djela. Razlog tome je što je Libeskind nepoznat Torontu, a Frank Gehry odrastao je u kući koja se nalazi nekoliko blokova od kompleksa Gallery, a rad na njenom projektu za njega je postao svojevrsno putovanje u prošlost, što je nesumnjivo utjecalo na "netipična" za njegovo djelo ova diskretna i poetska građevina.