建筑师伊东丰雄在构思台中歌剧院的建筑时，以其独特的设计概念将街头音乐会的概念融入其中，以「听的建筑」为设计原点。该建筑的外观如同四通八达的洞穴，表面的孔洞使艺术气息在建筑中流通，让艺术成为日常。

台中歌剧院以高低起伏的曲墙为主结构，构成大小不一的洞穴，创造了一个内外融合、回归自然的开放性建筑。大片的玻璃帷幕与无明显边界线的空间设计，让歌剧院成为一座与自然环境相融合的建筑，阳光、空气、水与声音在剧院内外流动，与艺术一起在院内汇集、缭绕、生生不息。

整体结构上，台中歌剧院没有明显的直线，整个空间以58面曲墙、29个洞窟组成，空间大小不一，彼此区隔又相连，形成流动的空间。外观设计上，玻璃幕墙与水泥墙面都被塑造成酒瓶般的形状，伊东丰雄将其称为「壶中居」。这个设计项目经历了数次重大的设计变更、五次施工发包的流标，以及无数次设计作业过程中的困难，直至2016年才完成。

伊东丰雄的设计理念是，建筑应该如同河流中的漩涡，既拥有自己的空间，同时也完全融合在自然的流动之中。台中歌剧院的设计正是这一理念的体现，它与周围环境相互融合，创造出一种独特的艺术氛围，成为全球第一座以曲墙为结构主体支撑的建筑。