国家游泳中心，也称为奥林匹克“水立方”游泳馆，位于北京市奥林匹克公园中心区的南部，规划用地6.95公顷，主体建筑紧邻城市中轴线，并与国家体育场相对于中轴线均衡布置。

国家游泳中心赛时建筑面积近8万平方米，标准坐席17000个，其中永久坐席6000个，临时坐席约11000个（赛后将拆除）。2008年北京奥运会期间，将承担游泳、跳水、花样游泳等比赛。奥运会赛后，国家游泳中心将改造成为“以水为特色，以体为本体”，以“运动培训、文化娱乐、健身休闲”为一体的多功能国际化时尚中心。

设计者认为，水于建筑不再是一种装饰手段，而成为一种建筑的本身水在泡沫形态下的微观分子结构经过数学理论的推演，被放大为建筑体的有机空间网架结构，从而成为了建筑。这是一个关于水的建筑，水是建筑的生命。这个关于水的建筑将给人们带来一切与水有关的美和快乐。

“水立方”的墙体和屋顶为新型多面体刚架钢结构，钢结构刚架内外覆盖ETFE膜充气气枕，总面积达10万平方米，是国内外工程界首次采用的一种结构型式，也是国内首次采用ETFE膜结构并是国际上建筑面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统。采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可以调节室内环境，冬季保温、夏季散热，而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。更神奇的是，如果ETFE膜有一个破洞，不必更换，只需打上一块补丁，它便会自行愈合，过一段时间就会恢复原貌。

国际上在建筑使用膜结构时，多用的是PTFE膜，这是一种纤维材料，特点是不透明，但是，使用技术比较成熟。而“水立方”使用的是ETFE膜，这是一种透明膜，能为场馆内带来更多的自然光。在国内对这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白。

2006年德国世界杯主要赛场之一的慕尼黑安联体育场也使用了ETFE气枕式外墙，但与水立方相比，两者的区别在于，德国安联体育场的气枕覆盖面积为6万平方米，而水立方则达到为10万平方米；安联运动场是单层气枕并且是规则排列的，水立方则是双层气枕，并且几乎没有形状相同的两个气枕。