由顶盖、柜壁和柜底组成。顶盖采用平板、正圆锥壳或球形壳，周边设置上环梁。柜壁为圆柱形壳。柜底的外伸段是倒锥形壳，中间段采用球形壳，外伸段尺寸按两种壳的水平分力接近平衡来确定。
采用倒置的截头圆锥壳柜壁。但不设柜底，由下环梁与支筒壁封住。顶盖做法与圆柱壳式水柜相似。倒锥壳柜壁由于水深近似地与圆周直径成反比，因此，柜壁环向拉力比较均匀，受力状态较好。
水柜内力一般采用壳体的无矩理论或有矩理论进行分析。无矩理论也称薄膜理论，适用于承受自重、雪载和水压等轴对称或反对称荷载，且厚度和边缘构件尺寸较小的旋转壳。薄膜理论认为薄壳结构主要承受沿壳体曲面经线方向和环向的轴向力；而不承受弯矩、扭矩和垂直于曲面的剪力。因此，壳体未知内力只用静力平衡方程式就可求得。有矩理论则考虑所有的未知内力（轴向力、两种剪力、弯矩和扭矩），需根据内力平衡条件和壳体变形关系列出方程组。由于这些方程多是偏微分方程，求精确解比较复杂。在水塔设计中，既考虑壳体曲面的轴力，还要计算壳体边缘处由于与其他相连壳体或环梁的影响而产生的边缘干扰力。干扰力可根据相连在一起的构件变形协调条件求出其边缘的弯矩和剪力，再与薄膜内力叠加，即得壳体的最终内力。目前，随着电子计算机的普及使用，可用有限元法代替解析法进行较精确的计算。
支筒作为上端自由、下端固定的竖向悬臂环形断面构件计算，在竖向荷载和水平荷载共同作用下，筒壁断面处于偏心受压的应力状态，应考虑由于水平弹性位移、基础倾斜、施工误差和开孔洞削弱等引起中心偏移而产生的附加弯矩。当采用支架结构支承水柜时，中、小型水塔可简化成平面刚架计算。大型水塔的支架应按空间刚架计算。
在地震区，水塔可按单质点体系计算地震力。根据震害现场观察结果，砖支筒水塔不宜建在8度地震区。水塔震害多数发生在支筒断面变更处、门窗孔洞削弱处和支架中梁、柱和水柜的连接处。地基失效，也能使水塔沉陷或倾斜。
钢筋混凝土支筒一般采用滑升模板或翻模法施工，倒锥壳水柜可先在地面灌筑，再利用千斤顶或卷扬机提升就位。钢筋混凝土支架可用预制构件吊装就位，然后灌筑结点。也可支模逐层现场灌筑梁、柱的支梁。钢水塔应注意经常维护，防止钢材锈蚀。定期测量避雷针接地电阻。在空旷地区，较高的水塔顶端应安装航空识别的标志。寒冷地区的保温水塔，需特别注意管道的保温，冬季停止送水时，应把管道内积水排出。输、配水管位置应尽量距中心近些，避免水柜出现强迫振动现象。直管上要有伸缩节。
