9 января 2013 года Политехнический музей закрыл для посетителей основную экспозицию в преддверии реконструкции, которая начнется весной и продлится до 2016 года. В октябре 2011 года на конкурсе победил проект реконструкции, предложенный японским архитектором Дзюнъя Исигами. По его замыслу вокруг музея будет разбита зеленая зона, а под музеем появится нулевой этаж, также засаженный растительностью. До окончания работ часть экспозиции Политехнического перевезут в павильон "Транспорт" на ВВЦ, а фонды — в специально оборудованные помещения на бывшем заводе "Москвич". До февраля в музее будет работать выставка "Мифология online", но войти можно будет только через подъезд N1. До весны 2013 года в здании продолжат работу лекторий и лаборатории. Предполагается также, что в начале весны 2013 года музей совместно с институтом "Стрелка" выберет проект нового Музейно-просветительского центра Политехнического музея и МГУ имени Ломоносова, который построят на Воробьевых горах рядом с фундаментальной библиотекой.
В 2010 году предполагалось, что на реконструкцию здания государство потратит около 7 млрд рублей. Директор музея Борис Салтыков, бывший министр науки и технической политики России, был назначен на это место в авральном порядке после скандала с увольнением предыдущего директора в 2010 году. Известно, что постоянная экспозиция Политехнического музея не менялась с 1970-х годов, а здание постройки конца XIX века никогда не ремонтировалось и находится сейчас не в лучшем состоянии.