Le Cube d'eau a été spécialement conçu et construit par un consortium composé de PTW Architects (une firme d'architecture australienne), du groupe d'ingénierie international Arup, de CSCEC (China State Construction Engineering Corporation) et de CCDI (China Construction Design International) de Shanghai. La conception du Water Cube a été initiée par un effort d'équipe: les partenaires chinois ont estimé qu'un carré était plus symbolique de la culture chinoise et de sa relation avec le stade Bird's Nest, tandis que les partenaires basés à Sydney ont eu l'idée de couvrir le cube. des bulles, symbolisant l'eau. Contextuellement, le cube symbolise la terre tandis que le cercle (représenté par le stade) représente le ciel. Ainsi, symboliquement, le cube d'eau fait référence à l'architecture symbolique chinoise.
Composée d'une structure spatiale en acier, c'est la plus grande structure plaquée ETFE au monde avec plus de 100 000 m² de coussins en ETFE d'une épaisseur totale de seulement 0,2 mm (1/125 de pouce). Le revêtement ETFE, fourni et installé par la société Vector Foiltec, permet plus de pénétration de la lumière et de la chaleur que le verre traditionnel, ce qui entraîne une diminution de 30% des coûts énergétiques.