El Archivo Histórico destaca entre los edificios del Ensanche por su fachada, de vidrio, a modo de papel doblado, que rompe la linealidad de las fachadas de la calle. La transparencia de la fachada nos permite conocer el funcionamiento interior y la estructura del edificio. El cristal de la fachada está serigrafiado con textos del propio Archivo, con el objetivo de mostrar el edificio como un lugar abierto a la ciudadanía.

Al patio interior da una fachada más sencilla, que intenta cerrar el patio con una imagen que no rompa con el resto de fachadas del mismo. En el interior del edificio, encontramos juegos de dobles alturas y diagonales visuales que enriquecen los espacios interiores.

El edificio se construye en una parcela de 20 metros de ancho por 70 de largo, en el ensanche de Bilbao. En plantas sótano, el edificio ocupa toda la parcela; en superficie, solamente los primeros 25 metros, respetando la normativa urbanística. El edificio ordena el programa por plantas teniendo en mente el grado de control que necesitan los distintos usos del Archivo. Planta baja, primera y sótano son parcialmente accesibles al público (vestíbulo, salas de exposiciones, salón de actos…); desde el vestíbulo podemos acceder al patio interior de manzana, un espacio multifuncional verde. En planta segunda encontramos la sala de lectura y consulta de documentación, y a ella se accede mediante una acreditación. El resto de plantas, totalmente privadas, albergan las zonas administrativas, laboratorios… y en los sótanos los depósitos de documentos y aparcamiento (estos también tienen iluminación y ventilación natural, a pesar de estar enterrados). Los tres sótanos de archivo documental pueden almacenar 20 km de estanterías.