El diseño general de Nobu Chicago está inspirado en el enfoque japonés del diseño, desde la perspectiva contemporánea de Studio K. Las influencias japonesas se fusionan con el carácter industrial del West Loop y se coronan con una capa de sofisticación cosmopolita. En esencia, es un enfoque humilde del diseño que enfatiza el lujo de la experiencia a través de una inmensa atención al detalle. Se crea un espacio sorprendentemente simple y tranquilo; todo lo innecesario ha sido eliminado para mantenerlo libre de desorden. En su lugar, una aplicación intensa de texturas crea una calidez e intimidad rara vez sentida en grandes hoteles. Inspirado por la belleza desgastada de los edificios más antiguos de Japón, los materiales naturales en diversas pátinas se dejan intencionalmente imperfectos, como si hubieran sido detenidos en medio del proceso de envejecimiento. Hay un uso dramático de las proporciones en todo el espacio, con techos inusualmente altos compensados por muebles bajos. El objetivo principal era crear un diseño que hiciera referencia a la herencia de la marca sin recurrir a clichés. Studio K utilizó principios de diseño japonés para guiar sus elecciones con el fin de crear un interior auténtico que se sienta apropiado para el rústico barrio del West Loop. Se aplicaron materiales naturales con texturas marcadas, jugando con las proporciones para crear un espacio dramático que refleje un enfoque humilde del lujo. Los colores y materiales son similares en todo el espacio, cambiando algunos elementos para permitir una energía diferente entre las áreas públicas y privadas, con una paleta base de color arena húmeda que se complementa con ricos verdes, cobre y negro. Por ejemplo se aumenta el impacto en el restaurante con sus techos altos y dramáticas esculturas de hojas, y se crea un diseño más introspectivo en el spa y las habitaciones de los huéspedes.
El artesano local de yeso Antio Pinto cubrió casi todas las paredes del hotel con un yeso italiano, y Studio K creó las esculturas de hojas en todo el hotel, tardando un año en producir más de 20,000 hojas, cada una incrustada con varios colores de pan de oro y conectadas por alambre de acero. Esta escultura, diseñada por Karen Herold se inspiró en el cambio de las hojas en otoño, un evento importante en Japón que inspira muchos eventos y productos culinarios. Inspirado en un joyero, el bar de sushi de piedra está ubicado bajo el entrepiso. Los techos comparativamente bajos de la sala están formados por listones de madera entrelazados que también se extienden hacia arriba para crear un comedor privado en el segundo piso. A la vuelta de la esquina, tejas verdes apiladas recubren la pared principal que conduce al entrepiso. Un espacio perfecto para pequeñas reuniones cuenta con asientos altos, un mirador envidiable para observar el restaurante lleno de energía debajo. El suelo es de baldosas de madera negra de extremo de grano y las paredes están revestidas de yeso color arena, instalado para parecerse a papel de origami desplegado y con pliegues.
Todas las habitaciones tienen iluminación ambiental, cada una con luces LED en las camas, una lámpara de pie y de mesa, así como un aplique de pared, añadiendo una luz suave a cada espacio. Todos los pasillos están principalmente iluminados por linternas de mimbre en nichos y en el suelo, proporcionando iluminación desde el piso hacia arriba. En todo el espacio se destacan tres luminarias de resina diseñadas y fabricadas a medida por el estudio, que mejoran la iluminación en el restaurante, así como en el spa y la piscina del nivel inferior. La iluminación direccionable y la luminaria de forma más lineal permiten que la iluminación sea más intensa y sombría a medida que los invitados suben las escaleras hacia el comedor privado.