Národní technická knihovna je umístěna na Flemingově náměstí (Praha 6) v areálu vysokých technických škol a v těsné blízkosti Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR. Pozemek vymezený pro celý projekt má celkovou rozlohu 11 740 m2, z toho zastavěná plocha objektu knihovny činí 5 200 m2. Knihovna je navržena v půdorysu zaobleného čtverce o rozměrech 70x70 metrů. Tento koncept nenásilně doplňuje okolní zástavbu z 20. až 70. let minulého století. Parter je přístupný ze čtyř stran a je jakýmsi “vnitřním náměstím” obklopeným kavárnou, knihkupectvím, výstavními prostorami a konferenčním sálem. Jeden vstup se otevírá z hlavní třídy vysokoškolského areálu, na protější straně budovy vznikla oddychová parková plocha.
Objekt je založen na základové desce, zesílené v místech opření sloupů. Nosnou konstrukci nadzemních podlaží tvoří železobetonový skelet se základním modulem 15 x 15 m s přiznanými betonovými hlavicemi a s dodatečně křížem předpínanými stropními deskami. Celý monoblok je koncipován s ohledem na maximální energetickou úspornost. Má dva obvodové pláště – vnější fasádu z profilovaného skla a vnitřní s okny opatřenými protislunečními žaluziemi v dutině dvojitého pláště. Vytápění a chlazení je řešeno pomocí temperování betonového jádra prouděním teplé nebo studené vody v systému BKT. Trubky topného a chladícího systému jsou umístěny přímo ve stropních deskách.
Budova má šest nadzemních podlaží, která jsou určena pro veřejné prostory knihovny a její administrativní zázemí, a tři podzemní podlaží s depozitářem knih a s parkovištěm pro 450 vozidel. Vertikální komunikace je řešena pomocí výtahů a otevřeného schodiště na kraji dvorany, které doplňují tři schodiště určená především jako únikové cesty.
Parter budovy je volně přístupný, s průhlednou fasádou a připomíná kryté náměstí, z nějž se vstupuje do kavárny, přednáškového sálu, galerie a dalších provozů. Nadzemní patra od parteru až po střechu budovy prostupuje ústřední atrium. Po proskleném obvodu budovy a také kolem atria jsou soustředěny studovny s vysokými nároky na světlo. V dalších částech knihovny pak budou stát regály s volným výběrem knih a časopisů a studovny elektronických informačních zdrojů. Interiéru budovy dominuje sklo, beton a barevné podlahy.
Část budovy, určená pro administrativní zázemí je oddělena od veřejných prostor a obsluhována samostatnou vertikální komunikací se schodištěm a výtahy.
Knihovna nabízí téměř 1300 čtenářských míst ve více než 50 učebnách a studovnách. Přitom je zde k dispozici okolo 400 osobních počítačů s připojením na internet a v celé budově je i bezdrátové připojení. V posledním patře jsou umístěna venkovní atria umožňující vyjít ke studiu pod širé nebe.