In 2002 gaf de stad Luxemburg de opdracht aan Diane Heirend & Philippe Schmit architecten om een uitgebreid plan te ontwerpen voor een renovatie en uitbreiding van de bestaande villa.De restauratie van het historisch gebouw en de bouw van het nieuwe gedeelte werden voltooid in 2010.

Het nieuwe  “Villa Vauban”, kunstmuseum van de stad Luxemburg, wat op 1 mei 2010 opende, zal zowel werk van de stadscollectie tonen, alsook tijdelijke tentoonstellingen met uitgeleende werken van internationale musea. (De openingstentoonstelling werd georganiseerd in samenwerking met het Amsterdams Rijksmuseum.)

Het project vergroot de tentoonstellingsruimte  (van 350 m² tot ongeveer 1200 m²),  en behoudt tegelijkertijd de historische elementen, (versterkte muur van Vauban uit 1739, bourgeois villa van 1871-1873, tuinlandschap en publiek park van 1871-78), en creëert aldus een balans tussen urbanisatie en landschapsbehoud. Integratie werd bekomen door half ondergronds te werken, en het toepassen van een dynamische gevel van geperforeerde messingplaten, die zelfs de parkomgeving eerder weerkaatsen dan ze te domineren.

Het nieuwe gebouw stapelt 2 niveau’s van tentoonstellingsruimten achter de villa, vertrekkend van het funderingsniveau van de versterkte vestingsmuur tot onder het huidige parkniveau.

Een wandeling door de tentoonstellingscircuits toont ons een binnenarchitectuur van een groot monolitisch geheel, met gehamerde betonoppervlakken, geëtste doorzichtige glasfacaden,en eikenhouten vloeren, met trapbordessen, tegenover een reeks doorlopende vertrekken van witte kubussen. Het oppervlak van de typische naakte betonmuren werd opgeruwd met een hamer om aldus de smalle kristalstructuur van het beton te doen verschijnen, wat het volume meer tastbaar en licht maakt.