Mặc dù có nhiều phiên bản khác nhau song nhìn chung mọi Rubik 4x4x4 đều có khung cùng 56 khối ghép nhỏ (8 khối góc, 24 khối cạnh, 24 khối mặt). Khác với Rubik 3x3x3, nó không có tâm cố định do các tâm được tự do tạo hoán vị.

Phiên bản đầu tiên có kích thước mỗi cạnh 5 cm, sử dụng cơ chế khung cầu. Trên khung cầu có các rãnh vuông góc lẫn nhau tại các giao điểm dùng để tựa khối tâm, các khối cạnh tựa vào khối tâm và các khối góc tựa vào khối cạnh. Để tháo rời, chỉ cần xoay một mặt 30 độ và lắc một khối cạnh đến khi rời ra.

Phiên bản của Eastsheen có kích thước 6 cm, sử dụng một cơ chế khác. Khung của nó nối với các khối bởi trung gian là các mảnh cầu nối, chúng có vai trò giống như khung cầu. Các phiên bản của Eastsheen có mặt tím thay thế cho mặt cam.

Các phiên bản được tối ưu để giải nhanh ngày nay có kích cỡ từ 60 đến 62mm, sử dụng các thiết kế nhìn chung là cải tiến của thiết kế của Eastsheen.