La construction sera phasée en 3 opérations et le musée réalisé sur plusieurs parcelles mitoyennes, face à l’amphithéâtre romain. La première est celle de l'îlot Grill, qui accueillera les fonctions publiques principales du musée. La SCCV Forum des Arènes a renoncé récemment à toute prétention sur ce terrain (elle avait obtenu un permis de construire en 2004, contesté mais validé par le Conseil d’Etat le 10 juin 2011) via un accord avec la société d’économie mixte locale d’aménagement SAT, moyennant le versement de près de 890 000 € HT. Selon le texte du concours, les opérations 2 et 3 permettront au musée de « se déployer sur une parcelle bâtie, qui sera démolie avec une obligation de conservation de la façade, et sur un jardin où se trouvent les vestiges archéologiques du rempart et d'une tour d'enceinte ». La date prévisionnelle pour le début de la mission (70 mois) du lauréat est fixée à mars 2012.