“水立方”是一个长177米宽177米的方形建筑，高31米，看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则，立面上的不同形状有11种。内层和外层都安装有充气的枕头。梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜，因为弯曲的表面反射阳光，使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。如果置身于“水立方”内部。感觉则会更奇妙，进到“水立方”里面，你会看到像海洋环境中的一个个“水泡”。
　　
　　奇妙自洁不沾尘土
　　
　　水立方的建筑外围护膜采用新型的环保节能ETFE膜材料，这种ETFE膜材料的质量只有同等大小玻璃的1％，韧性好，又能吸收更多的阳光，并且不会自燃，另外，它们还有奇妙的自洁功能，不黏附尘土，风一吹，土就走了。
　　
　　“智能泡泡”反光遮阳
　　对一个游泳池来说，它的热需求大于它的冷需求，所以工程设计之初，就要考虑它的整体热负荷问题。“水立方”晶莹通透的结构特征不仅可以给人们带来美丽的视觉感受，而且具有极高的实用性，外面的阳光可以直接进入室内，给游泳池和室内空气加热。而在夏天，“水立方”的“智能泡泡”系统可以通过不同朝向、不同密度的反光斑点，以及在内外两层泡泡之间实现互相通风的技术手段，来改变遮阳系数，降低它的冷负荷，达到低温的目的。同时，“水立方”内部的空调系统也充分考虑到了节能和环保的问题，工程设计者实现了分层空调、分区空调这样一个概念，通过技术手段降低了“水立方”里的空调能耗。
　　
　　覆盖计划大量节水
　　拥有三个巨大游泳池的水立方，每小时蒸发掉的水就要超过1吨，为了避免这种浪费，在游泳池不用的晚上会考虑用塑料布或其他材料覆盖。覆盖计划包括了整个“水立方”的比赛池、戏水大厅等，如此一来就可以节约大量的水。
　　除此之外，“水立方”的另一个环保功能是收集和循环雨水。这是充分体现“水立方”科技绿色设计思想的一个技术亮点。落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中。这些被收集来的雨水将被循环利用，比如洗浴等废水，将经过生物接触氧化过滤，再用活性炭吸附并消毒后，用于场馆内的便器冲洗、车库地面冲洗及室外绿化灌溉，仅此一项就可年节约用水44530吨。这一点，也在“鸟巢”工程中得到了充分体现。
　　
　　人性化的设计细节
　　为了尽可能让运动员和观众在这里感到舒适，“水立方”拥有的跳水池、比赛池、热身池，这些池子的水温及其所在厅的温度没有太大的差异，这就为运动员稳定发挥创造了良好条件。还对比赛池和热身池中间这段路程的地面做了特殊而细致的处理，让运动员不会觉得凉脚。
　　总之，“水立方”设计注重细节，充分考虑运动员和观众需求，体现了北京奥运会“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的三大理念。