הבריכה היא בגודל 97×65 מטר ועומקה 6.6 מטרים, ובהתאם לכך נפחה הוא יותר מארבעים אלף קוב. חלק מהבריכה חצוב בסלע, וחלק בנוי. אל קרקעית הבריכה, היצוקה בטון, יורדות מדרגות. בעבר יצאה מהבריכה אמת מים שהובילה מים לבריכת חזקיהו שבתוך החומות.
במדרגות משולבות אבנים מסותתות מחורבות האזור, על כן בין אבני המדרגות נמצאים משקופים מעוטרים.
בחפירות שבוצעו באזור שער יפו, התגלה רובע מגורים מהתקופה הביזנטית. אחד האתרים המרכזיים שנמצאו ברובע זה הוא בית מרחץ. הארכאולוגים מסבירים את מיקומו של בית מרחץ דווקא שם בקרבה לאמת המים שהובילה מים מבריכת ממילא אל בריכת חזקיהו.
ב-1947 ניסתה עירייתירושלים המנדטורית לחבר את הבריכה אל מערכת המים המודרנית של ירושלים. כחלק מניסיון זה שופצה הבריכה. על מנת למנוע איבוד מים, נוצקה קרקעית הבריכה כולה מבטון. קירות הבריכה שופצו ומשאבת מים המונעת על ידי מנוע דיזל של חברת קטרפילר הותקנו בצד הבריכה. הניסיון לא צלח שכן הציפיות שהבריכה תאגור כמות מים משמעותית התבדו.
למרות ניתוקה של הבריכה מאגן ההיקוות הטבעי שלה, מתמלאת הבריכה בימי החורף במי גשמים. בעבר חיו בחורף אלפי קרפדות במי הבריכה. בשנים האחרונות הידלדלה מאוד אוכלוסיית הקרפדות בבריכה לכדי עשרות בודדות. אחד ההסברים שהועלו לכך הוא חומרי הריסוס נגד עשבים שפוזרו מסביב לבריכה, בתחומו של בית הקברות הסמוך. על מנת לשקם את אוכלוסיית בעלי החיים הודיעה עיריית ירושלים שתפסיק לרסס את אזור הבריכה.
עתיד ופיתוח
בקיץ 2015 קיימה עיריית ירושלים תחרות פתוחה לציבור להגשת רעיונות לפיתוח הברכה וסביבתה, כחלק משדרוג גן העצמאות. בקול הקורא שפרסמה ביקשה העירייה להתחשב בארכאולוגיה, בטבע ובבית הקברות. מתוך כ-100 ההצעות שהוגשו זכתה ההצעה "שלולית ממילא", ועיקרה מילוי חלקי של הברכה, שמירה על הטבע וההיסטוריה שלה ופיתוח ברכות שכשוך סביבה. העירייה לא הודיעה אם ומתי תצא התוכנית לפועל.
אילנית ממילא
בבריכה התגלה בשנת 1997 מין חדש למדע של אילנית. זהו הדו-חי החדש הראשון שהתגלה בישראל זה עשרות שנים. שמה המדעי "אילנית היינץ-שטייניץ" (Hyla heinzsteinitzi) ושמה העממי 'אילנית ממילא'. היא ככל הנראה נכחדה בטבע, אולם אוכלוסייה שלה השתמרה בשבי וגדלה על ידי מגדלים חובבים.[2]
^Gurevich, David (November 5, 2020). «The Enigma of the High-Level Aqueduct to Jerusalem and the Mamilla Water System». Tel Aviv Journal 47 (2): 268-281.