Vnější vzhled stavby vychází z řešení v architektonické soutěži z roku 2004. Objekt je navržen ve tvaru převýšené krychle, která je mírně pootočená ve vztahu k ulici 28. října. Tím je zdůrazněn výjimečný solitérní charakter této významné kulturní stavby.
Vertikální rozvrstvení funkcí v budově umožňuje vzájemně propojit jednotlivá návštěvníkům přístupná podlaží a vytvořit tak mimořádně zajímavý prostorový koncept celého objektu. Vyšší podlaží jsou ve vybraných místech ustoupena a prostor knihovny se stává vertikálně kontinuálním. V místech propojení pater se nacházejí plasticky výrazná točitá schodiště. Knihovní regály v jednotlivých podlažích se střídají s prosklenými buňkami týmových studoven a studijními nebo relaxačními místy, měřítko interiéru se tak stává jemnějším a atraktivnějším.
Celá stavba je koncipována na půdorysném modulu 120x120cm ke kterému je vztaženo členění fasády, podhledů, umístění příček i mobiliáře v interiéru. Tento koncept umožňuje variabilitu dispozic v závislosti na vývoji požadavků na vnitřní uspořádání stavby.
Předsazenou obálku stavby tvoří vnější kovový stínící rošt, který je stejně jako ostatní fasádní prvky pojednán v černé barvě v kontrastu s okolními budovami.
Viditelné nosné prvky konstrukce jsou provedeny v pohledovém betonu, podlahy navrhujeme v odstínu světle šedé, podhledy z drátěného pozinkovaného pletiva, truhlářské obklady stěn v černé barvě.
V roce 2004 byla vyhlášena soutěž na zpracování urbanistického, architektonického a provozního řešení novostavby knihovny. Zasláno bylo celkem 43 návrhů, vítězem se stali Ladislav Kuba a Tomáš Pilař s projektem, pro nějž se vžilo označení Černá kostka.
Vzhledem k poměrně dlouhé době od původního návrhu k realizaci se také koncepce vnitřních prostor postupně proměňovala. Regály s knihami ve většině pater ustoupily prostorám pro vzdělávání, interaktivní výstavy a tvůrčí činnosti. Náhled na to, jak má moderní knihovna fungovat, se inspiroval v nových podobných stavbách v Evropě. Budoucí vnitřní uspořádání tak nabídne návštěvníkům mnoho nových služeb a zážitků.