Le Grand Longchamp comprend trois institutions : l'Observatoire, le Musée des Beaux-Arts, et le Muséum d'Histoire Naturelle. Avant de parler des aménagements qui concernent ces trois lieux de culture, il convient de redéfinir leur vocation principale. L'Observatoire du plateau Longchamp est l'un des sites du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, lui-même partie de l'Observatoire Astronomique de Marseille-Provence. Cet institut de recherche, d'enseignement et de diffusion de l'astronomie, composante de l'Université de Provence, est placée sous la tutelle de l'Institut National des Sciences de l'Univers du CNRS.
L'institution comprend donc un planétarium de 6 mètres de diamètre où les dernières technologies numériques permettent de visualiser sur 360° toute la diversité du ciel, une salle d'expositions temporaires pour présenter les dernières recherches sur un thème d'actualité, la coupole de la lunette astronomique de 26 cm de diamètre qui date du XIXe siècle, la salle d'exposition abritant le télescope de Foucault de 80 cm de diamètre et le musée des instruments anciens.
Inauguré en 1869, le Musée des Beaux-Arts est le plus ancien des musées de Marseille. Il est installé depuis 1869 dans l'aile gauche du Palais Longchamp. Ses collections comprennent des peintures (Pierre Puget, Courbet, Rubens, Louis Finson, Nicolas Mignard), sculptures (Rodin) et dessins des écoles françaises, italiennes et nordiques, du XVIe au XIXe siècles. Le bâtiment a également bénéficié du talent d'Henry Espérandieu, l'architecte de Notre-Dame-de-la-Garde et de l'Ecole des Beaux-Arts, qui a fait du Musée l'édifice le plus prestigieux du Second Empire à Marseille.
Parallèlement au Musée, le cabinet d'Arts Graphiques créé en 1989, permet la consultation d'un fonds remarquable de dessins italiens et français du XVIème au XIXème siècle.
Créé en 1819 et labellisé « Musées de France » depuis 2002, le Muséum d'Histoire Naturelle de Marseille se distingue par la qualité scientifique et patrimoniale de ses collections. Installé dans l'aile droite du Palais Longchamp, il couvre l'ensemble des disciplines traditionnelles des muséums d'histoire naturelle : botanique, paléontologie, minéralogie, zoologie et sciences humaines.
Candidate pour devenir Capitale européenne de la culture en 2013, la ville de Marseille a entrepris toute une série d'aménagements autour du Palais Longchamp. D'abord, le Musée des Beaux-Arts va être étendu à 4 000 mètres carré. La Chapelle Buffon sera restaurée et réaménagée en salle de conférences de 200 places. Le Tore, plus particulièrement consacré à l'eau, sera transformé en lieu d'exposition pour le public et les professionnels. Enfin, l'aqueduc sera réaménagé en promenade piétonne. Quant au jardin entourant le fameux Palais, il sera également étendu de deux hectares.
Cela ne fait donc plus aucun doute, le Grand Longchamp sera bel et bien un des lieux emblématiques de Marseille Provence 2013.
Damien Deparnay