吸收了中国古代城门的造型，东西长，南北宽，高3层，砖石木结构。由于位于海滩岩石之上，与周围的红色礁石相协调，建筑亦采用了红色粗花岗石砌筑外墙，城墙垛上方设二层的歇山顶城楼，以青绛紫色琉璃瓦装饰，面向汇泉湾。这种仿中国古典建筑的设计手法在后期建成的青岛海滨生物研究所上被同样采用。根据最初的设计，水族馆展厅内四周为回廊，回廊东西两侧为沿墙而筑的室内养鱼池，东侧八格，西侧十格，每格镶嵌两块厚玻璃板，其内注满海水，放养鱼类。展厅中央为一内院，设有三座圆形水池。阁楼内设置方柜以陈列标本。