El diseño de los ladrillos LEGO puede ser engañosamente sencillo. La amplia gama de piezas en el sistema de juego LEGO parece no requerir explicación; ya que son hechos para niños son diseñados de tal forma que requieran instrucciones de uso mínimas o incluso nulas. Para alcanzar tal simplicidad, sin embargo, es necesaria una considerable cantidad de ingeniería y fabricación de precisión para cada pieza del universo LEGO.
Los ladrillos, vigas, ejes, minifigs y todas las demás piezas en el sistema LEGO son fabricadas con un exigente nivel de tolerancia. Al ser unidas, las piezas deben poseer el nivel de agarre adecuado; deben poder permanecer unidas hasta ser separadas. No deben ser muy fáciles de separar ya que las construcciones LEGO resultantes serían inestables y no pueden ser muy difíciles de separar ya que gran parte de la diversión de LEGO es la posibilidad de desensamblar una construcción para crear algo nuevo. Para mantener el grado adecuado de agarre, las piezas LEGO son fabricadas con un grado de tolerancia de dos milésimas de un milímetro (0,002 mm).
Sus procesos de moldeado son tan precisos que apenas 18 de cada millón de piezas producidas caen por debajo de sus estándares de calidad. Es gracias a todo el cuidado volcado en la fabricación que LEGO ha mantenido un alto grado de calidad durante décadas y es también la causa parcial de que piezas fabricadas 30 años atrás continúen siendo interconectables con piezas fabricadas recientemente.
Existen también motores, engranajes, luces, cajas de sonido y cámaras disponibles para ser usados con otros componentes LEGO. Existen incluso piezas que pueden ser programadas con un ordenador personal para desempeñar procedimientos complejos. Estas piezas programables son vendidas bajo el nombre LEGO Mindstorms.
