Oulun taidemuseon rakennus sijaitsee idyllisellä paikalla vanhassa teollisuusympäristössä, kivenheiton päässä Oulun keskustasta.

Oulun taidemuseon toukokuussa 1990 käyttöön otettu rakennus sijaitsee Ainolan puiston laidassa kivenheiton päässä Oulun tuomiokirkosta. Taidemuseon vanha punatiilinen osa edustaa 1920-luvun teollisuusarkkitehtuuria (arkkitehti Birger Federley 1922), johon on yhdistetty postmoderni uudisosa. Rakennuksessa toimi aikoinaan Veljekset Åström Oy:n nahkatehtaan pääkonttori, ruokala, klubihuoneisto ja liimatehdas kuivaamoineen. Tehtaan toiminnan päätyttyä 1950-luvulla rakennus siirtyi Oulun yliopiston kasvitieteen laitoksen käyttöön. Vuosina 1964-1987 tiloissa toimi yliopiston kirjasto.

Taidemuseon kokonaispinta-ala on 3385 m², joista kahdessa kerroksessa sijaitsevien näyttelytilojen osuus on 1330 m². Rakennuksen saneerauksen suunnittelivat oululaiset arkkitehdit Jorma Teppo ja Henry Metsi.