Markthal verscheen in het stadscentrum, naast de gotische Sint-Laurenskerk en de "kubuswoningen" van Piet Blom. In de jaren negentig werd hier een spoorviaduct gesloopt en werd er twee keer per week een voedselmarkt in de vrijgekomen ruimte ingezet. Maar later, om redenen van hygiëne, werden open markten voor vlees en vis in Nederland verboden en daarom werd besloten om een kapitaalstructuur op te bouwen om voedsel te verkopen. In de wedstrijd van 2004 wonnen MVRDV architecten dankzij hun innovatieve aanpak: hun markt werd opgevat als een levendig consumptiecentrum, gecombineerd met appartementen en een grote parkeerplaats.
Markthal (wat 'overdekte markt' betekent) is in feite een enorme 'boog' van 40 m hoog, 120 m lang en 70 m breed. Het bevat 228 appartementen (waarvan 102 verhuurd, 126 te koop; de oppervlakte varieert van 80 tot 300 m2, dat wil zeggen van 2 tot 5 slaapkamers, waaronder 24 penthouses). Alle woonkamers zijn naar buiten gericht en keukens, eetkamers en opslagruimten zijn naar binnen gericht, naar de marktruimte, maar het interieur wordt tegen lawaai en geuren beschermd door ramen met driedubbele beglazing of openingen in de vloer.
De kopgevels van het gebouw zijn volledig transparant; staalkabelnetten worden gebruikt als raamwerk voor beglazing. Hierdoor werd zowel het natuurlijke licht optimaal benut als het interieur van de markt visueel met de omgeving verbonden.
De buitenkant van het gebouw is, net als het gebied eromheen, bekleed met grijze steen: het dient als een neutraal decor voor de oproer van kleur binnenin. Op het binnenoppervlak van de boog, omhuld met geperforeerde aluminium panelen, hangt een schilderij van de kunstenaars Arno Coenen en Iris Roskam "Cornucopia" met marktvoedsel, bloemen en insecten, dat dit monumentale werk (oppervlakte 11.000 m2) verbindt met werken door Hollandse stillevensmeesters uit de 17e eeuw. De printkwaliteit is vergelijkbaar met die van een glossy tijdschrift.
Op de begane grond, onder het gewelf van de markt, zijn er ongeveer 100 kraampjes met een verscheidenheid aan eten en drinken, van kaas tot cappuccino, van betaalbare koopwaar tot zeldzame delicatessen. Ook in Markthal zijn er 20 winkels (allemaal gerelateerd aan het thema eten - inclusief serviesgoed en wijnwinkels), cafés en restaurants. Op het eerste ondergrondse niveau bevinden zich de Albert Heijn supermarkt, de winkel Etos huishoudchemicaliën, cosmetica, etc. en de winkel Gall & Gall alcoholische dranken. Hieronder is een gemeentelijke garage voor 1200 auto's en in 2015 wil de stad een nabijgelegen parkeerplaats voor 800 fietsen openen. Ook in 2015 opent het complex een educatief centrum voor gezond eten "Wereld van smaak".
Omdat Rotterdam duizend jaar geleden in het gebied van de huidige Markthal werd gesticht, kunnen bezoekers, bewegend langs de centrale roltrap, de ‘verticale tentoonstelling’ erlangs zien over de geschiedenis van de stad ‘Ladder of Time’.
Het projectbudget was 175 miljoen euro. Het gebouw heeft een BREEAM Very Good energie-efficiëntieklasse ontvangen.
