הוראות הבנייה של התיבה מציגות מעבר מן הציווי הכללי אל פירוט אדריכלי מדויק, המשלב בין חוקי הטבע, הנדסה מעשית ונס גלוי. מידות התיבה לא נועדו רק לצרכים טכניים, אלא טומנות בחובן מסרים חינוכיים ורוחניים עמוקים.
המילים הפותחות וְזֶה אֲשֶׁר תַּעֲשֶׂה אֹתָהּ משמשות כנוסחה מקובלת במקרא לפתיחת הוראות מפורטות [קאסוטו]. מבחינה דקדוקית, המילה "וזה" בלשון זכר מתייחסת לשיעור ולמידה [רד"ק, מחוקקי יהודה]. הדרכה זו לא הייתה רק מילולית; ה' הראה לנח את מידת האמה המדויקת במראה נבואה, כאילו הצביע באצבעו, בדומה לאופן שבו הראה למשה את עשיית המנורה [מחוקקי יהודה]. הביטוי מקביל באופן מובהק לציווי על בניית המזבח במשכן ("וזה אשר תעשה על המזבח"), ללמדנו שבניית התיבה לשם הצלת עולם ומלואו שקולה לבניית המקדש והקרבת קורבנות. נח נצטווה להיצמד למידות אלו מבלי להוסיף או לגרוע, שכן להצלת משפחתו בלבד הייתה מספיקה תיבה קטנה בהרבה, והיצמדותו לתוכנית מבטאת ציות מוחלט [קיצור בעל הטורים, קונטרס חיבה יתירה].
המידות עצמן – שְׁלֹשׁ מֵאוֹת אַמָּה אֹרֶךְ הַתֵּבָה, חֲמִשִּׁים אַמָּה רָחְבָּהּ וּשְׁלֹשִׁים אַמָּה קוֹמָתָהּ – יוצרות מבנה עצום וחריג ביחס למבני יבשה [ביאור שטיינזלץ]. עם זאת, בהשוואה למסורות הבבליות הקדומות על המבול, שתיארו ספינות ענק מוגזמות באורך של כקילומטר, התורה נמנעת מהגזמות ומציגה מידות מציאותיות ומתונות יותר, העושות שימוש במספרים עגולים ונוחים [קאסוטו]. במילה רָחְבָּהּ, האות רי"ש מנוקדת בקמץ משום חוקי הדקדוק [מנחת שי].
מבחינה הנדסית, רוב הפרשנים מסכימים כי הפרופורציות של התיבה אינן מקריות. רוחב התיבה הוא שישית מאורכה, וקומתה היא עשירית מאורכה. יחס מידות זה הוא אידיאלי לספינות, שכן הוא מבטיח שהתיבה תצוף על פני המים הסוערים במישור יציב ולא תתהפך מפני הרוח. בכך, התורה מלמדת חכמה מעשית ודרך ארץ בהלכות בניית ספינות [אבן עזרא, רד"ק, מחוקקי יהודה, ביאור יש"ר]. החלל חולק לשלושה מדורים: העליון לבני האדם, האמצעי לחיות ולעופות, והתחתון לפסולת [צאינה וראינה].
שאלה מרכזית שעולה בקרב הפרשנים היא כיצד מבנה במידות אלו יכול היה להכיל את כל מגוון החיות שבעולם, כולל חיות ענק כפילים. גישה אחת מסבירה שהדבר התאפשר בזכות נס גלוי ועצום שבו המועט החזיק את המרובה [כלי יקר, רבנו בחיי, ביאור יש"ר]. מנגד, יש המציעים הסברים טבעיים: ייתכן שמידת "האמה", המבוססת על אורך זרוע האדם, הייתה גדולה משמעותית, שכן בני האדם לפני המבול היו ענקים. בנוסף, ייתכן כי גובה שלושים האמה מתייחס רק לקירות הניצבים, ואילו הגג המשופע יצר חלל אחסון נוסף ועצום [ביאור יש"ר]. מול גישות אלו, יש הטוענים כי עצם העיסוק בשאלות לוגיסטיות מחטיא את האופי הפיוטי והנשגב של הסיפור [קאסוטו].
לבסוף, אם אכן נדרש נס כדי להכניס את כל החיות, מדוע ציווה ה' מלכתחילה על בניית תיבה כה גדולה במידות טבעיות מוגדרות? התשובה היא שדרכה של התורה היא לדרוש מן האדם לעשות את המקסימום האפשרי בדרך הטבע, ורק במקום שבו יכולת הטבע מסתיימת – הנס משלים את החסר. יתרה מזאת, הטרחה הרבה והממושכת של נח בבניית מבנה כה עצום לעיני כול, נועדה לעורר את סקרנותם של בני דורו, לגרום להם לשאול שאלות, ובכך להעניק להם הזדמנות אחרונה לחזור בתשובה בטרם תכה בהם מידת הדין [רבנו בחיי].