上海南站的建筑設(shè)計方為法國 AREP 公司，從外觀看上海南站好似一個飛碟，主站屋設(shè)計為巨大圓形鋼結(jié)構(gòu)，高 47 米，圓頂直徑 270 米，建筑整體結(jié)構(gòu)總面積達 5 萬多平方米。

上海南站分為主站屋和車站南北廣場。主站屋分為三層，中層與地面同高，為站臺層，并設(shè)通道與南北廣場相連，還設(shè)有貴賓候車室、車站公安派出所等；上層為出發(fā)層，設(shè)有周長為 800 米的高架環(huán)形出發(fā)平臺、可同時容納一萬余人候車的大空間候車區(qū)、檢票通道等，出租車也允許直接開至出發(fā)層；下層為到達層，設(shè)有旅客出站地道、南北地下?lián)Q乘大廳、上海軌道交通 1 號線、上海軌道交通 3 號線、部分長途客運和旅游專線等，在站內(nèi)實現(xiàn)換乘。

開爾新材承擔的是上海南站主站房和車站南北廣場的地下層換成空間，通道的墻柱面搪瓷鋼板裝飾，采用了白色、綠色和橘色的搪瓷鋼板平板及弧形板。南北廣場地下二層商鋪、道路和停車場的柱面弧形搪瓷鋼板。