לפי הערכות ומסמכים שפורסמו לאורך השנים על ידי סבא"א, מבנה המתקן כולל ארבעה אולמות תת-קרקעיים עצומים, שכל אחד מהם משתרע על שטח של מאות מטרים רבועים. האולמות הללו נבנו בעומק שמוערך בכ-8 עד 10 מטרים מתחת לפני הקרקע, במטרה להגן עליהם מהפצצות אוויריות ישירות.
בכל אחד מהאולמות הותקנו שורות רבות של צנטריפוגות - מכשירים מהירים ביותר המסתובבים בקצב של עשרות אלפי סיבובים בדקה, ומאפשרים הפרדה של אורניום מועשר (U-235) מהאורניום הטבעי. על פי הדוחות האחרונים של סבא"א, באולמות פועלות שלוש סדרות מרכזיות של צנטריפוגות: הדגם הוותיק IR-1 ודגמים מתקדמים יותר כמו IR-2m ו -IR-6, בעלי קיבולת העשרה גבוהה פי כמה.
הקומה העליונה של המתקן, שאינה תת-קרקעית, כוללת את מרכזי הבקרה, מערכות החשמל וההזנה, וכן את מערך השנאים שמספק את האנרגיה לכל המערכת. התקיפה עליה, לפי מקורות מערביים, גרמה להשבתה מיידית של החשמל באחד האולמות המרכזיים. התקיפה המדויקת באחד מארבעת האולמות נועדה ככל הנראה לגרום לנזק ישיר לצנטריפוגות עצמן, דבר שעשוי לעכב את תהליך ההעשרה בשבועות ואף בחודשים.
נתנז אינו האתר הגרעיני היחיד של איראן, אך הוא החשוב והמרכזי שבהם. מתקנים נוספים פועלים גם בפורדו (מעמיק מתחת להר ומבוצר עוד יותר), באראק (שבו פותח כור פלוטוניום), ואספהאן שבו עוסקים בעיקר בייצור גז UF6 עבור העשרה. עם זאת, רק בנתנז פועל מערך כה רחב של צנטריפוגות תחת בקרה יחסית של סבא"א - מה שהופך את הפגיעה בו לאירוע דרמטי ומשמעותי בקנה מידה אזורי ובין לאומי.
למרות הצנזורה התקשורתית באיראן, כלי תקשורת זרים דיווחו על פעילות אינטנסיבית של כוחות הצלה באזור, הפסקות חשמל נרחבות, והזזת ציוד מהמתקן - מה שמחזק את ההנחה שפעולה משמעותית אכן התבצעה.
התרעות פיקוד העורף