تم تصميم و تصميم مكعب الماء بشكل خاص من قبل كونسورتيوم مؤلف من شركة PTW Architects (إحدى شركات الهندسة المعمارية الأسترالية) و مجموعة Arup الهندسية الدولية و CSCEC (China State Construction Engineering Corporation) و CCDI (China Construction Design International) من شنغهاي. بدأ تصميم Water Cube من خلال جهد جماعي: شعر الشركاء الصينيون بأن الساحة كانت أكثر رمزية للثقافة الصينية وعلاقتها باستاد Bird's Nest ، بينما توصل الشركاء في سيدني إلى فكرة تغطية 'المكعب' مع فقاعات ، ترمز إلى الماء. في السياق ، يرمز المكعب إلى الأرض بينما تمثل الدائرة (التي يمثلها الاستاد) السماء. ومن هنا بشكل رمزي ، يشير المكعب المائي إلى العمارة الرمزية الصينية.
يتكون الهيكل الفسيولوجي من الصلب ، وهو أكبر هيكل يرتاد ETFE في العالم مع أكثر من 100،000 متر مربع من الوسائد ETFE التي لا يتجاوز سمكها 0.2 مم (1/125 بوصة). إن تكسية ETFE ، التي تزودها وتثبتها شركة Vector Foiltec ، تسمح بتغلغل الضوء والحرارة أكثر من الزجاج التقليدي ، مما يؤدي إلى انخفاض في تكاليف الطاقة بنسبة 30٪.