Tháp có cấu trúc giống như một pháo đài kiên cố cao ba tầng, với phần thân là hình trụ tròn và mái tôn hình chóp nón, trong đó đường kính phần thân tháp nước dài 19 m và cao 21 m. Tháp nước có dung tích là 1250 m³. Xung quanh tháp nước được bao quanh bởi bức tường đá được đục 54 ô cửa hẹp và cao như lỗ châu mai.[3][10][11] Bên ngoài tường cũng có những hình khối hình vòm cung và các mô-típ trang trí sắt uốn để tránh gây cảm giác nặng nề do vật liệu xây dựng gây nên. Phần cổng ra vào của tòa tháp được lắp đặt hai cánh cửa theo phong cách bài trí trong các công trình ở Pháp khi đó.[4][10] Tháp được nhiều người so sánh với cái lô cốt nên thường được gọi là Bốt Hàng Đậu.[1][8] Để kiểm soát nguồn nước được phân phối, người Pháp đã lắp đặt 5 van nước; đối với khu ở người Việt Nam, họ sẽ hãm nhỏ cửa van dòng chảy đó, còn tại khu có nhiều người Pháp ở thì mở hết cửa van dồn tất cả số nước về khu vực.[1][3]