백남준의 사상과 예술 활동에 대해 연구하고 알리기 위하여 2001년백남준과 경기도가 건립을 논의하기 시작하여 2008년 10월 개관하였다. 건물은 2003년 430명이 참여한 국제공모전을 통해 선정된 독일 건축가 크리스텐 쉐멜(Kirsten Schemel)과 마리나 스탄코빅(Marina Stankovic)이 공동으로 디자인하였다. 부지 33,058㎡, 건물 5,605㎡의 규모이며 지상 3층과 지하 2층으로 구성되어 있다. 주요 시설로는 전시실, 비디오 아카이브, 교육실, 세미나실, 아트 스토어, 카페테리아 등을 갖추고 있다. 2011년 4월 15일에는 백남준아트센터 1층에 백남준 라이브러리를 개관하였다.
2009년 개관 1주년을 맞이하여 실험적이고 혁신적인 작품으로 예술사에 영향을 미친 작가들에게 상을 수여하는 백남준아트센터 국제예술상을 제정하였고 매년 수상식과 함께 수상 작가들의 전시를 개최하고 있다. 또 매년 국제 세미나 ‘백남준의 선물’을 열고 있다.
주요 소장품으로는 「달은 가장 오래된 TV」, 「TV 부처」, 「TV 정원」 등이 있으며, 간행물로는 『백남준의 선물』, 『백남준 총서』 등이 있다.
백남준의 작품세계에 대한 밀도 깊은 연구를 바탕으로 한 상설전과 동시대 예술의 논쟁적 이슈와 학예 연구에 기반한 정기 기획전을 개최한다.
창조성의 의미와 백남준의 작품의 분석, 그리고 작가 백남준에 대한 다양한 해석을 제공하는 연구의 구심점이 될 수 있는 워크숍, 세미나, 대담, 대중강좌 등의 교육 프로그램을 운영한다.
음악, 혁신적인 예술적 실천, 미디어아트 등 다양한 예술분야를 아우르는 백남준과 관련한 컬렉션을 수집한다.
정치적이고 사회적인 의미의 가능성을 지적했던 전위적인 백남준의 정신적 유산과 그가 해석했던 창조성과 예술적 실천의 의미를 분석하는 출판 및 연구 작업을 시행한다.