Så snart kontrakten mellom Gustav Vigeland og Oslo kommune var undertegnet i februar 1921, begynte gravings- og sprengningsarbeidet på Frogner. Arkitekt Lorentz Harboe Ree (1888-1962) hadde fått i oppdrag å tegne atelierbygningen.

Vigeland begynte tidlig å tvile på Rees dyktighet og reagerte blant annet på arkitektens flakking mellom ulike stilarter. Ree hadde ingen lett oppgave foran seg, men til tross for uenigheter med Vigeland klarte han å skape arkitektur av høy kvalitet. Bygningen, med sin monumentalitet, sikre proposjoner og diskret tilpassede detaljer, hører med blant nyklassisismens hovedverk i Norge.

Det ble tatt hensyn til Vigelands spesielle ønske om håndbanket rød tegl i eksteriøret, tårnet fikk et innvendig sirkulært rom og utvendig en balustrade. Sydfløyen, som skulle romme atelier og verksteder, ble utsatt på grunn av manglende bevilgninger da bygget ble atskillig dyrere enn opprinnelig antatt. Sydfløyen stod først ferdig i 1929 og skulle vise seg å bli svært ulik resten av bygningen, grunnet en ny stilretnings inntog i Norge: Funksjonalismen. Denne bygningsstilen brakte med seg nye løsninger: Ree tegnet store vinduer fattet med tynne vindussprosser i jern og alle dekorative detaljer ble utelatt.

I 1926 ble arkitektene Ree og Buch tildelt Houens fonds premie for god arkitektur. Carl Emil Buch (1892-1968) var blitt Rees kompanjong i 1920, men det var Ree som hadde hovedansvaret under byggeprosessen. Atelierbygningen stod ferdig i 1929.