天津滨海图书馆如一颗巨大的发光球体成为空间的视觉中心，环绕空四周的书架如瀑布般从屋顶倾斜而下。这些空间内部波浪般的结构纹理，是图书馆的主要功能空间，它们既是陈列书架，又是台阶，也是来访者的阅读空间。它柔美律动的曲线不仅塑造了空间的整体效果，也成就了立面的层次感。
如同眼睛一般与城市对视
圆形报告厅占据空间中心
波动的天花板
空间内部一个巨大的球型礼堂，仿佛将天花板高高顶起。环绕于空间四周的书架，从地板开始一层层向上形成台阶和坐席，并蔓延至天花板，形成发光的等高线。层次分明的等高线沿建筑巨大的玻璃立面形成百叶，在保护室内光亮充足的前提下，又过滤了过强的直射光线。而其波动的曲线，也与建筑之外的城市花园遥相呼应。
除了主要阅读空间之外，该图书馆还包括其他教育空间。它们沿主要公共空间四周而设，并于此地相连。图书管理设施及档案室安排在地下层。通过建筑主入口到达底层公共空间，这里与儿童和老年人阅读区，礼堂及各种文化服务设施相连。一层和二层为主要阅读空间和休息室。此外，上层空间还包括会议室，办公室，电子阅览室，声音阅览室和屋顶露台。
主空间内书架亦是台阶和坐席