Nel 1933 la Triennale fu trasferita dalla piermariniana Villa Reale di Monza a Milano, dove si insediò stabilmente nel Palazzo dell’Arte, una nuova e modernissima sede espositiva collocata sul bordo del Parco Sempione. L’incarico di quest’opera venne affidato a Muzio per volontà del senatore De Capitani, amministratore dell’ente finanziatore (Fondazione Bernocchi); tuttavia i “veri committenti” furono G. Ponti e M. Sironi, direttori della V Triennale. Fu un’altra importante occasione per una stretta collaborazione fra l’artista Sironi e l’architetto Muzio, tra cui spicca l’allestimento del salone delle cerimonie. Inoltre parteciparono con la produzione di mosaici, rilievi e affreschi altri artisti importanti come C. Carrà, G. de Chirico, A. Funi, G. Zanini, M. Campigli, G. Severini, M. Marini e A. Martini. Oltre questo significato artistico, il Palazzo dell’Arte fu un importante contributo allo sviluppo urbano,architettonico e tecnologico. In quest’opera Muzio introdusse il clinker duro come materiale tecnologicamente moderno, ma in stretto legame con la lunghissima tradizione locale del mattone. Esso caratterizza profondamente l’aspetto architettonico dell’edificio e ne accentua il severo carattere geometrico e monolitico, contrastato e scandito dalle sottili griglie delle vetrate industriali, dalle fughe di archi monumentali e dagli elementi costruttivi che si disegnano dietro la facciata, secondo il principio di “ossa” e “pelle”. Le facciate sono muri autoportanti, realizzate con pesanti mattoni interi che furono combinati con una costruzione portante in cemento armato. L’affinità con l’edilizia industriale è comprensibile anche nella costruzione a shed, facilmente apprezzabile dalla vicina torre Littoria di G. Ponti.
Dal punto di vista urbanistico l’edificio completò il sistema di architetture collocate all’estremità dei due assi ortogonali che strutturano il parco: il Castello e l’Arco della Pace napoleonico sull’asse longitudinale, l’Arena neoclassica e, appunto, il Palazzo dell’Arte su quello trasversale. A causa delle vicine ferrovie Nord, il nuovo palazzo arretra rispetto al limite del parco, con cui instaura un rapporto stretto attraverso le arcate a tre ali. All’interno dell’edificio, le esigenze espositive di flessibilità furono soddisfatte dalla costruzione a scheletro di vaste gallerie, che garantivano un’ampia libertà di suddivisione e d’impiego. Sull’impianto planimetrico allungato, che si conclude da un lato in una grande abside, Muzio dispose lungo una croce ortogonale le funzioni principali. Sull’asse trasversale collocò il grande portale d’ingresso verso viale Alemagna, poi l’atrio, il ristorante e la terrazza circoscritta da arcate; sull’asse longitudinale il teatro, i cortili per l’esposizione di scultura e, in centro, di nuovo l’atrio con l’ampia scala adiacente che conduce ai piani superiori. Intorno al nucleo dell’asse longitudinale si trovano le gallerie. Il Palazzo dell’Arte fu concepito come una moderna “macchina espositiva”, nel quale si fondono tradizione e modernità, sensibilità poetica e razionalità costruttiva.