“上海铁路南站的设计以大交通、大空间、大绿化为特点，是世界上第一个圆形火车站。”华东建筑设计院院长助理郑刚介绍说。
上海铁路南站的圆形外观给人们留下了深刻的印象，当旅客走入主站楼，他所面临的是一个大空间，这和以往的火车站空间布置有很大差异，这种形式使人一目了然。圆形设计所带来的大空间感，其通透明亮的氛围使人心情舒畅，而不是像在以往火车站般的压抑。
上海铁路南站在结构设计上达到国际先进水平。4万多平方米的空间内只有54根柱子，里面18根，外面36根，且在中央一百多平方米的候车区域内没有一根钢柱，刷新了国内钢结构工程的纪录。这种大跨度的大空间结构本身就具有较强的表现力。
对于上海南站这样公共性、标志性极强的建筑，景观设计要以更好地衬托主体为目的。作为世界上第一个圆形火车站，强调圆形母题是建筑施工中的最大亮点。为突出圆形建筑物，使之在整个广场上成为视觉核心，广场的景观设计也以与主站屋同心圆的形式向纵深辐射——景观广场以同心圆形状环绕站屋四周，以四条放射形大道为主要骨架，共同构筑整个南站广场。这种以圆形广场来衬托圆形建筑物是史无前例的。
但是这种大跨度的空间结构也随之带来一系列问题。最突出的问题就是车站屋顶的设计要求提高。上海铁路南站主站屋首次在国内外大型公共建筑中大面积采用圆形全透明的阳光屋面系统。选择的特制板材的外层涂有防紫外线镀膜，不仅发挥了遮阳作用，也能将50%的太阳光辐射热阻隔在室外，有利于夏季的节能。同时，从建筑外观效果上来说，漫反射室外光线，增加自然采光，使室内光线更加柔和，营造出室内丰富的光影层次，给人以美感。
有人认为，全透明屋面耗能大，还同铁路上海站作了耗电量的比较。“这要综合来看，全透明屋面夏天用电大一些，但冬天不就省了吗？”至于与上海站比较耗电量，郑刚觉得很可笑，因为仅照明用电，制冷制热使用的是燃油设备。“你总不能说吃两碗饭的人，比吃一碗饭加两碗面条的人胃口大吧？”他说。
