Il Padiglione Cetacei è una vera e propria "opera unica", senza precedenti in Italia, sia dal punto di vista ingegneristico sia per gli aspetti di progettazione legati al benessere e alla cura degli animali.
Dal punto di vista tecnico, il nuovo Padiglione è come un complesso palazzo di 7 piani costruito in galleggiamento, trasportato nel febbraio 2012 via mare dal bacino di carenaggio a La Spezia dove è iniziata ala costruzione fino al cantiere di Voltri dove l'opera è stata ultimata e quindi, il 28 giugno 2013, trainata sempre via mare nella sede finale. Una manovra quest'ultima spettacolare e complessa, se si considera che il manufatto, con un peso di circa 26.000 tonnellate e un pescaggio di circa 9 metri, è privo di motori e di mezzi di manovra autonomi e ha percorso tutto il tratto esterno alla diga foranea da Voltri all'imbocco di Levante del Porto, è entrato nel bacino del Porto Antico e si è accostato alla banchina dell'Acquario e alla struttura fissa dello stesso, con il supporto di 6 mezzi: due rimorchiatori e altri 4 mezzi di appoggio tra ormeggiatori e Corpo Piloti di Genova.
Terminato l'accosto alla banchina, si è svolta l'operazione di "affondamento": circa 3500 metri cubi di acqua, e successivamente cemento, hanno riempito gradualmente le casse di zavorra posizionate lungo tutto il perimetro e la base della struttura, in modo da far appoggiare la struttura perfettamente "in bolla" sul fondo opportunamente preparato con un lungo lavoro di dragaggio.
Questa operazione, per la quale sono stati necessari circa due giorni di lavoro, ha fatto affondare il Padiglione di circa 80 centimetri per essere appoggiato a una profondità di 9,8 metri.
La struttura, un parallelepipedo in cemento armato lungo 94 metri, largo 28 e alto circa 23, si presenta dall'esterno come una grande vetrata, che parte da un'altezza di 3 metri sopra il livello del mare e chiude il corridoio di passaggio dei visitatori. Ai due lati della vetrata, sorgono le due torri di collegamento con la parte fissa dell'Acquario e la Nave Blu, alte rispettivamente 10 e 13 metri, nelle quali si trovano alcuni spazi tecnici.
L'opera presenta pertanto un impatto visivo molto leggero e si integra all'interno dell'Area Porto Antico senza appesantirne lo skyline.
La realizzazione del Padiglione Cetacei ha comportato circa quattro anni per la parte di progettazione e circa 30 mesi per la costruzione.