Bản thiết kế của hai kiến trúc sư Piano và Rogers (đều là những người từng nhận giải thưởng Pritzker) là bản vẽ duy nhất đặt tòa nhà theo trục Bắc - Nam, đảm bảo quy hoạch chung của khu vực. Thiết kế này cũng cho phép dành một khoảng không lớn cho "piazza" (quảng trường).

Tòa nhà chính của trung tâm Pompidou có 8 tầng, mỗi tầng có diện tích sàn 7.500 m², ngoài ra còn có 2 tầng hầm. Mặt ngoài của tòa nhà được bố trí rất nhiều ống, cột với hệ thống thang trời. Các hệ thống ống này được sơn màu theo chức năng, các ống điều hòa có màu xanh da trời, các ống nước có màu xanh lá cây còn các đường ống điện có màu vàng. Riêng hệ thống thang trời được đặt trong một ống màu đỏ. Các ống màu trắng là hệ thống thông gió của tầng ngầm. Vì kiến trúc đặc biệt này nên trung tâm Pompidou có rất nhiều biệt danh như "Nhà thờ Đức Bà ống" (Notre-Dame de la Tuyauterie) hay "Pompidolium" (Cung cứu hỏa, xuất phát từ pompier có nghĩa là lính cứu hỏa). Những người chỉ trích thiết kế này thường gọi Pompidou là "nhà kho nghệ thuật" (hangar de l'art), "nhà máy ga" (usine à gaz) hay "nhà máy lọc dầu" (raffinerie de pétrole).