L’espace muséal, lieu d’exposition, de recherches, d’échanges et d’innovation, situé dans la partie dite des « Quatre Rangs », la plus ancienne de l’hôpital, constitue le coeur de la Cité de la Gastronomie. Adossé au centre de conventions, il se répartit sur 3 ailes autour du petit Dôme, jusqu’à la Chapelle. Cette zone aux configurations modulables intégrera également des collections du musée des Hospices Civils de Lyon.
L’espace muséal s’articule autour de différents espaces et activités : expositions permanentes et temporaires, conférences, spectacles, rencontres, ateliers de formation pour découvrir la nutrition, les produits et apprendre à les cuisiner, laboratoire d’idées pour inventer la gastronomie de demain, centre de ressources, ou encore cours de cuisine.