Symbolika ta szczególnie odznaczała się w osadzonych w głębokich wnękach i zakrzywionych oknach, które pozwalały na ciekawą grę światła i cienia. Mendelsohn świadomie dążył do stworzenia budynku pozbawionego kątów prostych, który bardziej sprawiałby wrażenie uformowanego niż zbudowanego, a w kwestii architektury miał wyrażać dynamiczną wymianę masy i energii nieodłącznie związaną z teorią względności Alberta Einsteina. Gdy po raz pierwszy pokazał Einsteinowi budynek obserwatorium, ten określił go mianem: organiczny. Einstein prawdopodobnie preferował konserwatyzm w architekturze i raczej nie przepadał za budynkiem zaprojektowanym przez Mendelsohna.
Głównym elementem budynku jest mająca trzy kondygnacje wieża, na której szczycie umieszczona jest kopuła obserwacyjna. Oprócz tego w skład budynku wchodzi także część parterowa mieszcząca pracownie naukowe oraz poziom podziemny, w którym znajduje się laboratorium. Z wyjątkiem części podziemnej i górnego fragmentu wieży, wykonanych z żelbetu, budynek został wybudowany w tradycyjnej technologii, z cegieł wykończonych tynkiem. Pierwotnie planowano wybudować całą konstrukcję obiektu z żelbetu, jednak z przyczyn ekonomicznych, a także powodu niedojrzałej techniki i słabej jakości materiałów zdecydowano się na wykorzystanie cegieł do realizacji jej większej części.