Voor het ontwerp koos de Rotterdamse architect Kees Christiaanse de vorm van een omgekeerde scheepsromp. Hiermee refereert hij niet alleen aan de schepen die in het gebouw worden onderzocht, maar het heeft ook economische en functionele redenen. De vorm biedt namelijk maximaal volume met minimale buitenhuid. Daardaar is het energieverbruik laag. Het langgerekte gebouw past bij het productieproces dat een doorlopend karakter heeft. Aan de kop van het gebouw wordt een opgegraven scheepswrak binnengevoerd voor een conserveringsbehandeling. Het eindigt in het depot aan de andere zijde van het gebouw.
Het is ook gebouwd als een schip. Met achttien houten gelamineerde spanten en daaroverheen verschillende lagen huid. De eerste laag zijn stalen platen die stabiliteit aan de constructie geven. Een tweede stalen laag fungeert als regenjas met isolatiemateriaal ertussen. De buitenhuid is van Western Red cedar. Dit onbehandelde hout is grijsgekleurd door zon en regen.
In het depot staan ruim 32.000 voorwerpen in vitrines opgesteld die afkomstig zijn uit de opgegraven schepen. De verschillende compartimenten in het gebouw worden van elkaar gescheiden door transparante deuren en puien. Tegen één zijkant treft men grotere en kleinere werkplaatsen aan, waar de scheepsarcheologen hun onderzoek en reconstructiewerk verrichten. Door grote glazen schuifdeuren kan men hen aan het werk zien. Boven de werkplaatsen zijn op de eerste verdieping de bibliotheek en het archief te vinden. Daarboven, tegen de nok van het ronde dak, zijn de kantoren. Door glazen puien kan men ook vanuit deze ruimten de werkvloer zien.
