El projecte original del parc de la Ciutadella dissenyat per Josep Fontserè l’any 1872, preveia l’existència d’un dipòsit d’aigua camuflat per una muntanya de terra en un extrem del parc. Tanmateix, l’any 1874 el mestre d’obres va rebre l’encàrrec de construir en el mateix indret una font de petites dimensions i sense rellevància pel conjunt del parc. Les dimensions de la font encarregada es van anar engrandint fins a arribar a ser la Cascada Monumental que es coneix avui dia, situada a la zona del jardí romàntic del parc i a la qual s’hi arriba per camins sinuosos. Les obres es van iniciar l’any 1875 i l’any 1888 s’hi va col·locar el conjunt escultòric.

La Cascada es va alinear a l’eix de la Meridiana del Pla Cerdà, es va dissenyar amb un estil eclèctic i està inspirada en el Château d'Eau d'Henri-Jacques Espérandieu, que es troba al Palau Longchamps de Marsella. El monument s’estructura al voltant d’un cos central, dos cossos laterals i una font elevada (potser per recordar la muntanya inicial del projecte del 1872) envoltada d’un llac artificial en dos nivells. El cos central té forma d’arc triomfal i conté la cascada pròpiament dita, formada per un munt de rocalla. Als dos laterals del cos central s’hi adossen dues escalinates simètriques i allargades formant un conjunt d’inspiració neoclàssica que contrasta amb el naturalisme d’alguns elements decoratius. A la part de darrere de la cascada s’hi troba una gruta artificial amb un dipòsit d’aigua a la part superior. Aquest dipòsit, durant l’Exposició Universal de Barcelona de 1888, va ser utilitzat com a aquari.

La font s’alimentava d’aigua d’un dipòsit ubicat al carrer Wellington de 15.000 m³ de capacitat que regava la cascada i els jardins (actual biblioteca de la UPF). Durant l’Exposició, les dues construccions estaven connectades a través d’una passarel·la elevada, obra de l'arquitecte Antoni M. Gallissà i Suqué a la qual s’hi accedia per una escala situada a la tanca del parc (avui únicament visible des de l’interior del zoo). De manera anecdòtica, tant al dipòsit d’aigües com a la cascada és conegut que hi va participar un jove Gaudí estudiant d’arquitectura. A la Cascada se li atribueixen els dissenys de les rocalles de la cascada pròpiament dita i alguns motius decoratius.