この建築物は、蓮の花を彷彿とさせる形状をしていると言われています。設計はモシェ・サフディが手がけ、外装には繊維強化プラスチックが用いられ、内部は鉄骨の格子構造によって支えられています。
ラスベガス・サンズの会長シェルドン・アデルソンから「シンガポールの歓迎の手(The Welcoming Hand of Singapore)」と称されたアートサイエンス・ミュージアムは、中央の円形の基部を起点に、花びらのように広がる10本の「指」と呼ばれる構造体で構成されています。それぞれの「指」はギャラリースペースとなっており、その先端には天窓が設けられています。この天窓は、曲線を描く内部の壁面を照らすための、持続可能な照明としての役割を担っています。
アートサイエンス・ミュージアムには 21のギャラリースペースがあり、総面積は 64,583平方フィート(6,000平方メートル)に及ぶ。
雨水は収集されて建物の中心部へと導かれ、ボウル状の屋根を伝って、最下層にある水盤(リフレクティング・ポンド)へと流れ落ちる仕組みになっています。この雨水はその後、館内のトイレなどで再利用されます。