Обсерватория расположена на Южном полюсе, а ее рабочие элементы, в буквальном смысле, вморожены в лед. IceCube "ловит" нейтрино - лишенные заряда и почти безмассовые частицы, которые пронизывают космическое пространство. Более того, нейтрино составляют большую часть всех частиц, перемещающихся по Вселенной - однако ученые знают о них огорчительно мало. Дело в том, что нейтрино практически не взаимодействуют с другим веществом - ежесекундно сквозь каждый квадратный сантиметр земной поверхности (или тела человека) проходят около 6x1010 нейтрино, не вызывая никаких изменений. Горные породы, земная кора, бетон, свинец также не являются препятствием для этих частиц.
Более пяти тысяч детекторов обсерватории на 86 длинных тросах спущены под ледяной щит Антарктиды на 1,4 км - из-за огромного давления на этой глубине во льду почти нет "застывших" пузырьков воздуха, которые вытесняются наверх. Такие пузырьки довольно серьезно мешают проведению измерений. В общей сложности IceCube охватывает около кубического километра ледяной толщи.