Công trình này được UBND TP Đà Nẵng phê duyệt dự án với quy mô vốn đầu tư 40 tỷ đồng, thuộc công trình nhóm B, cấp II, với diện tích 1.248 m², trong đó diện tích xây dựng là 412 m², diện tích sàn 1.824 m², với một tầng trệt, ba tầng nổi, chiều cao xây dựng là 18 m, bể cảnh ngoài trời là 172 m².
Công trình được thiết kế, xây dựng theo phương án kiến trúc Con dấu chủ quyền của đất nước Việt Nam theo đồ án RS1312 của nhóm tác giả Fuminori Minakami (Nhật Bản), Trần Quốc Thành và Nguyễn Huy Quang đã đạt giải thưởng trong cuộc thi tuyển phương án kiến trúc Nhà trưng bày Hoàng Sa năm 2014. Công ty TNHH Kiến trúc Wright (Nhật Bản) cũng được chọn làm đơn vị tư vấn thiết kế. Ban quản lý dự án xây dựng số 3 điều hành dự án này. Đơn vị thi công phần thô là Công ty TNHH Hy Mã và Công ty CP Đầu tư Xây dựng và Mỹ thuật Hà Nội thi công phần nội thất trưng bày. Thời gian thực hiện công trình là năm 2015-2016.
Nội dung trưng bày tại Nhà trưng bày Hoàng Sa sẽ gồm hệ thống các tư liệu bằng hình ảnh động và tĩnh hỗ trợ bởi kỹ thuật, mỹ thuật đa phương tiện như video, kết hợp với hệ thống bản đồ, sa bàn tổng quan về vị trí địa lý tự nhiên, hành chính Hoàng Sa, tập trung vào giới thiệu về Hoàng Sa với các chủ đề: Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên, Hoàng Sa trong thư tịch cổ Việt Nam trước thời Nguyễn; Hoàng Sa trong thư tịch cổ Việt Nam thời Nguyễn; Những tư liệu của Trung Quốc và Phương Tây minh chứng chủ quyền Việt Nam đối với quần đảo Hoàng Sa; Chủ quyền của Việt Nam trên quần đảo Hoàng Sa (1954-1974); Các văn bản quản lý Nhà nước đối với quần đảo Hoàng Sa từ năm 1975 đến nay; Hoàng Sa - Thế giới với Hoàng Sa và những nhân chứng lịch sử.
Phát biểu tại lễ khởi công, Chủ tịch huyện đảo Hoàng Sa Võ Công Chánh cho biết: Hoàng Sa là niềm tự hào mà cũng là nỗi đau về chủ quyền đất nước của người Đà Nẵng nói riêng, người Việt Nam nói chung. Nhà trưng bày Hoàng Sa sẽ là một thiết chế văn hóa, lịch sử mang ý nghĩa chính trị đặc biệt. Đây là nơi trưng bày, giới thiệu và tuyên truyền cho đông đảo nhân dân Việt Nam và bạn bè quốc tế về những thông tin, tư liệu, hình ảnh sinh động, giá trị về quá trình khai phá, xác lập và bảo vệ chủ quyền của Việt Nam đối với quần đảo Hoàng Sa, cũng là minh chứng mạnh mẽ về sự thật trong cuộc đấu tranh bảo vệ chủ quyền của Việt Nam trên hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa, trên Biển Đông qua các bằng chứng lịch sử, pháp lý, cổ vũ tinh thần đấu tranh, ý chí bảo vệ chủ quyền trong nhân dân và thế hệ trẻ.
Ông Đặng Công Ngữ, nguyên Chủ tịch UBND huyện đảo Hoàng Sa – người có nhiều tâm huyết, trăn trở về việc xây dựng Nhà trưng bày Hoàng Sa, xúc động chia sẻ: Nhà Trưng bày Hoàng Sa mang một ý nghĩa rất lớn, cùng góp phần vào đấu tranh, tuyên truyền về bảo vệ chủ quyền biển đảo Việt Nam. Chúng ta phải có trách nhiệm lưu giữ cho các thế hệ sau biết rằng Hoàng Sa là của Việt Nam bằng những tư liệu, hiện vật và những con người, công việc cụ thể. Trách nhiệm đấu tranh vì chủ quyền Hoàng Sa - Trường Sa là trách nhiệm của tất cả mọi người dân Việt Nam, phải luôn bảo vệ, giữ gìn, vì đó là một phần không thể thiếu của lãnh hải Việt Nam.
Toàn cảnh Nhà trưng bày Hoàng Sa theo thiết kế.