Mit seinen 180 Metern Länge verläuft der unterirdische Bahnhof südlich der Schlossbrücke unter dem Spreekanal zwischen dessen östlichem Ufer und dem Kronprinzenpalais. Starke Präsenz im öffentlichen Raum haben die vier Zugänge, die am Deutschen Historischen Museum, am Humboldtforum und am Kronprinzenpalais liegen. Die Eingangsbereiche sind in Form und Material zurückhaltend gestaltet und gliedern sich in den vorgefundenen Stadtraum mit seinen historischen Bauten ein.
Das architektonische Thema der U-Bahn-Station leitet Max Dudler vom Fehlen natürlichen Lichts unter der Erde ab, der ewigen Nacht. Die zwei gewölbten Bahnsteigtunnel sind in Anlehnung an das historische Bühnenbild der Zauberflöte von Karl Friedrich Schinkel aus dem Jahr 1816 in einem leuchtenden Ultramarinblau gestaltet, das durch 6662 Lichtpunkte wie ein gewölbter Sternenhimmel strahlt. Zugleich erscheint der Rückgriff auf Schinkels Theateridee als Referenz an den klassizistischen Geist, der die Gebäude an diesem Ort in der Stadt kennzeichnet. Atmosphärisch lebt der Ort von der Wirkung dieser einfachen wie magischen Idee. Mit seiner Natursteinverkleidung aus Kösseine-Granit wird der Mittelbahnsteig für die Fahrgäste zur Säulenhalle. Die Gestaltung ist hier geprägt von den wenigen, ausgewählten Materialien und deren präzisen Fügung und Ausleuchtung.
Die Nähe zu kulturellen Institutionen wie der Staatsoper, dem Deutschen Historischen Museum und dem Humboldtforum hinter den Fassaden des Stadtschlosses macht den U-Bahnhof Museumsinsel zum Kulturbahnhof. Die Hintergleiswände zeigen eine fotografische Arbeit von Stefan Müller und Philipp Arnold, die als in sich geschlossenes Werk von der Schönheit und dem Charakter der umliegenden Architektur erzählt. Die Fotografien der historischen, aufwändig verzierten und von unterschiedlichen Zeitereignissen und Einflüssen gezeichneten Bauten setzen einen interessanten Kontrapunkt zu Max Dudlers abstrakter und rationaler Klarheit