大型水族馆的设计必须考虑到各个品种的要求；尤其是因为现代水族馆的展品包括各种水生生物体；哺乳类、鸟类、爬虫类、两生动物、无脊椎动物和鱼类。在必须考虑的诸多因素中有游客流动型式，玻璃的反射、音响效果以及诸如水的清晰度、溶解的排泄物、温度，水箱装饰、疾病及营养等水箱放养问题。
放养水生生物的主要要求是水的品质。水源不允许有污染物质，如污水和工业废料；水中的气体必须与大气平衡，保证水中有充分的氧气；同时避免氮的过饱和状态。在再循环系统中，水的处理不仅要确保水的清晰，还要确保排泄物的净化。淡水源通常要使供水用炭过滤或投入化学药品，除去其中的氯和其他添加剂。海洋生物体可放养在自然海水或人造海水中。人造海水的优点是没有致病的生物体和污染物，但对某些生物可能不那麼合适。
供水方法基本上分3种︰开放式、封闭式和半封闭式。
开放式供水系统中，水从水箱流过即予弃去，其水质和自然环境接近，有毒的新陈代谢的排泄物也不会集结；但温度控制和用泵抽水的费用较高，且常需过滤。
封闭式供水系统中的水反覆环流，只是定期换水。排泄物不能从该系统中不断冲洗出去，故必须经过处理。一个重要的问题是其中的氨必须迅速除去或使之转化，因为即使在浓度很低的情况下氨也是有害物。在水箱中，将氨变换成亚硝酸盐的主要存活在过滤器材料中。通常用表面积很大的沙质慢滤器来确保这些大量存在。水柜中的植物生长，尤其是在海水供水系统中，通常不能充分利用从亚硝酸盐中制取的全部硝酸盐。虽然某些水柜多年来换水次数极少，但一般每月需换水1～10%，使硝酸盐保持在低水平。在淡水和海水供水系统中使用炭有助于减缓含氮废物的积聚。排泄物也造成水中酸度的增加。通常施用碳酸盐化合物使酸度维持在适宜的程度，特别是在不经常换水的时候。
半封闭式供水系统基本上与封闭系统相同，但与水源之间有固定的联系，定时添加新水以控制溶解的废物问题，在控制水温和泵水方面，其费用低于开放式供水。
过滤器有各种各样，从简单的流过式系统到完全自动化的再循环系统，装有监控水的各种物理化学特性的专门设备。各水柜的水更换率很重要，应不超过两小时。还应备有利用吹气器通气的装置，如果供水意外中断，便可防止鱼类窒息。
在与植物取得平衡的水柜内放养鱼类和无脊椎动物也可不用过滤或通气；然而，大规模的动植物之间的平衡极难获得，即使在放养正常的水柜中，也很难获得这种平衡，特别是在海水水柜中。
饲养哺乳类和鸟类的淡水池更有特殊的问题。它们通常要求较高的过滤率和较大的过滤能力，因为这些地方积聚大量的粪便。然而呼吸空气的动物对水质不十分敏感；因此，化学处理法，如氯化（chlorination），虽会使鱼类死亡，却可用来控制和改造进水的清晰度。人造海水较简单；如含2%氯化钠的人造海水即可饲鲸及海豚。海豹及海狮一直养在淡水中，但眼病发病率会增加，这是因为淡水对眼组织的渗透作用所致。