上海南站的建筑設(shè)計(jì)方為法國 AREP 公司，從外觀看上海南站好似一個(gè)飛碟，主站屋設(shè)計(jì)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(dá) 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(shí)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(dá)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(yùn)和旅游專線等，在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)換乘。

開爾新材承擔(dān)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。