Très impliqué dans la localisation précise de ses œuvres, Chagall souhaite que les toiles peintes avec une facture empâtée, soient présentées de biais par rapport à l'orientation de la lumière afin d'en accentuer le relief.

Au départ, André Hermant avait opté pour un éclairage zénithal rendu possible par l'absence d'étages dans le bâtiment mais dans le projet définitif seul l'éclairage latéral subsiste.
La disposition savamment calculée des percées étroites dans la salle du Message Biblique et dans celle du Cantique des Cantiques assure un éclairage rasant des toiles. Les nombreuses modifications portées à la salle du Message Biblique tout au long de l'élaboration du projet sont ainsi motivées par la recherche du meilleur éclairage et du juste décalage des murs, permettant la pénétration oblique de la lumière. L'insertion de la terrasse et du bassin d'eau qui libèrent la composition d'ensemble de l'aspect compact des premiers plans, a contribué à détacher

les volumes les uns des autres et à faciliter le travail sur la lumière latérale.

Ainsi, à une orientation et une intensité particulières, variables selon les saisons, correspond un éclairage différencié engendrant une multiplicité de perceptions visuelles. Lors de la mise au point du projet, Hermant avait fait réaliser des maquettes éclairées latéralement afin d'évaluer les effets lumineux dans les salles.

L'éclairage de la galerie d'exposition temporaire répond au besoin d'une opposition entre une lumière vive et généreuse au sud et une lumière douce et froide à pénétration oblique au nord. Au bout de cet espace, la salle de concerts plongée dans l'obscurité est dotée de grands vitraux verticaux répondant à une exigence spirituelle. Le contraste lumineux brutal entre la galerie d'exposition temporaire et la salle de concerts montre une parfaite maîtrise des effets lumineux, dans une volonté de mise en scène et de théâtralisation des perceptions.