“水立方”的建筑外围护是内外两层ETFE(四氟乙烯)膜结构，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到10万平方米。这种材料质地轻巧，但强度超乎想象，延展性、耐火耐热性也非常突出。

　　每个气枕都有独立的充气口和放气口。即使其中一块损坏，也不会造成“水立方”的整体“泄气”。ETFE膜的摩擦系数很小，不易附着尘土。即使粘上些尘土，只要下点小雨，立刻就能将膜冲洗干净。

　　白天的“水立方”是淡蓝色的，夜晚的“水立方”可以变换颜色，奥秘就在于每个气枕泡泡间都装有LED灯，共有3.6万盏。气枕上布满了肉眼看不见的镀点，其原材料是一种耐高温的油墨。阳光进入场馆内要通过镀点的过滤，只有场馆内需要的光线会被镀点过滤后允许进入。夏天阳光比较充足，大部分照射在顶面，那些地方膜结构的镀点比较多；冬天阳光比较少，大部分照在立面，所以里面的膜结构镀点就比较少。