Al comienzo de su trabajo, Gehry se resistía a utilizar un programa informático en su proceso de diseño, pensando que el ordenador limitaría la arquitectura a simetrías, a imágenes especulares y a “simples geometrías euclidianas”, sin resolver las cuestiones de cómo visualizar los movimientos o gestos que tuvieran como resultado formas esculturales en tres dimensiones. Gehry comentó: “No me gustaban en absoluto las imágenes del ordenador, pero en cuanto encontré una manera de usarlo para construir, conecté con él”. Jim Glymph, socio de Frank Gehry, incluyó diferentes paquetes de software en el programa que facilitaron la ejecución del proyecto, ahorrando tiempo y evitando una aplicación inadecuada de los materiales.
Los contratistas o fabricantes consultados para el proyecto argumentaban que las formas esculturales propuestas por el arquitecto eran irrealizables, tanto por su envergadura como por su coste económico. Al reconocer que las limitaciones de los demás se convertían en las suyas propias, Gehry comenzó a inclinarse cada vez más por la teoría de Frank L. Wright que sostiene que un arquitecto tiene que ser también un maestro de obras. Para no depender de terceros se realizaron modificaciones en el estudio tanto de personal como de tecnología. Al utilizar el programa Catia, se aceleraron los procesos de diseño, se abarataron costes y se determinaron, con la alta tecnología digital, términos de construcción.
El diseño del edificio sigue el estilo de Frank Gehry. Inspirado en las formas y texturas de un pez, se puede considerar una escultura, una obra de arte en sí mismo. Las formas no tienen ninguna razón geométrica ni se rigen por ninguna ley. El museo es fundamentalmente una cáscara que evoca el pasado industrial y la vida portuaria de Bilbao, sus industrias tradicionales, metalúrgica y naviera están presentes en los materiales y las formas: titanio y acero, velas desplegadas, barcos, un pez inmenso. Se compone de una serie de volúmenes interconectados, unos de forma ortogonal recubiertos de piedra y otros de forma orgánica cubiertos por una piel metálica de titanio, que recuerdan imágenes de Metrópolis, con sus pasarelas y puentes atravesando el espacio. La conexión entre volúmenes está dada por la piel de vidrio. El museo se integra a la ciudad tanto por su altura como por los materiales empleados. Al encontrarse por debajo de la cota de la ciudad, no sobrepasa al resto de los edificios.
Frank Gehry (28 de febrero de 1929) es un arquitecto norteamericano de origen canadiense. Nació con el nombre completo de Frank Owen Gehry en Toronto, Canadá, pero adoptó más tarde la nacionalidad norteamericana. Se graduó en 1954 de sus estudios de arquitectura y comenzó a trabajar en el estudio de Victor Gruen y asociados en Los Ángeles. Tuvo que ausentarse durante un año para absolver el servicio militar, y a su regreso fue admitido a la Escuela de Diseño en la Universidad de Harvard para estudiar urbanismo. A su regreso a Los Ángeles se incorporó nuevamente al despacho de Gruen.