Der Entwurf von Heinrich Degelo stellt eine neue wegweisende architektonische Form dar, die stark auf den städtebaulichen Kontext reagiert. Durch die neue halbtransparente Fassade entsteht eine starke Symbiose zwischen Umgebung und Gebäude – sie werden eins.
Das Konzept ist auch energetisch effizient: Die Nutzfläche ist ebenso groß wie im vorherigen Gebäude, die Oberfläche jedoch um fast ein Drittel kleiner. Die Sonnenschutzverglasung der kompakten Außenhülle ist dreifach isoliert, die Innentemperatur wird mittels Brunnenwasser und Wärmerückgewinnung konstant gehalten. Die neue UB wird damit laut Prognosen bis zu 65 Prozent weniger Energie als das vorherige Gebäude benötigen. Strom liefert die mit 2.000 Quadratmetern größte innerstädtische Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach.
Über zwei große Drehtüren gelangt man in das großzügige Foyer mit der zentralen Information und Schließfächern. Das Café Libresso ist ein integraler Bestandteil der Bibliothekskonzeption mit leisen und lauten Bereichen. Im Sommer gibt es eine Außenbewirtung auf dem Vorplatz in Richtung des Stadttheaters. An den transparenten Fassaden, die einen attraktiven Ausblick auf die Altstadt und in den Schwarzwald bieten, finden sich insgesamt mehr als 1.750 moderne Benutzerarbeitsplätze. Treppen und Atrien reihen sich im nördlichen Teil des Gebäudes vom Erdgeschoss bis zum 5. Obergeschoss entlang der Fassade und gewähren einen attraktiven Ausblick auf das benachbarte Stadttheater und den Platz der Alten Synagoge.
Räume der Kommunikation sind von Orten der Konzentration abgegrenzt: Im südlichen Teil der ersten vier Obergeschosse, zum Schwarzwald, zu den Vogesen und zur Altstadt hin orientiert, befinden sich die Lesesäle mit 1.250 individuellen Arbeitsplätzen und einem Bestand von 230.000 Bänden. Der nördliche Teil mit Ausblick auf den Platz der Alten Synagoge umfasst unter anderem das Parlatorium mit 500 Plätzen für Gruppenarbeit, einen Ausstellungs- und Veranstaltungsraum, Seminarräume sowie das Café. Im Ausleihbereich im ersten Untergeschoss sind weitere 700.000 Bände zugänglich.
Wo früher Autos geparkt haben, wurden nun Stellplätze für 400 Fahrräder geschaffen. Das geschlossene Tiefmagazin im zweiten und dritten Untergeschoss kann zusätzlich mehr als 3,5 Millionen Bände aufnehmen. Eine Besonderheit ist außerdem das neue Medienzentrum der UB. Es verfügt im dritten Obergeschoss über etwa 800 Quadratmeter, auf denen sich unter anderem zwei Radiostudios und ein Fernsehstudio befinden. Im fünften Obergeschoss arbeiten die meisten Beschäftigten der UB in einer offenen Bürolandschaft, die den Austausch fördert, aber auch Möglichkeiten für konzentriertes Arbeiten und vertrauliche Gespräche bietet.