Trung tâm này có hình dạng mái dốc khổng lồ, mạ chất liệu oxy hóa mang tông màu ngọc bích, được thiết kế bởi kiến trúc sư người Ý Renzo Piano để giống với một con tàu neo đậu ở giữa cảng cũ.

Cả hình dạng và cấu trúc của tòa nhà đều được làm bằng bê tông và thép.

Không giống như các bảo tàng khác được thiết kế bởi Piano, NEMO không phụ thuộc nhiều vào ánh sáng tự nhiên; cửa sổ của nó chủ yếu có kích thước nhỏ và nhằm mục đích cung cấp tầm nhìn ra thành phố Amsterdam, thay vì để thu thập ánh sáng chiếu sáng các phòng của bảo tàng.

Bên trong nhiều phòng trưng bày kiên cố mang tên Phòng Phép lạ của Khoa học, Phòng Hiện tượng, Phòng Công viên máy móc, Phòng Công trình tuyệt vời, Phòng Thế giới nước, Phòng trưng bày Điện nước, Phòng thí nghiệm, Phòng Hành trình qua tâm trí, và Phòng công nghệ thông minh.

Sân thượng toàn cảnh Nemo là không gian ngoài trời, nhìn ra trung tâm lịch sử của Amsterdam, được trang bị chỗ ngồi và đài phun nước.

Nemo cũng tổ chức các cuộc triển lãm tạm thời, hội thảo và các chương trình giáo dục.

Các cuộc triển lãm trình diễn đa phương tiện, tái tạo mô hình 3D và mô hình mẫu vật.