該項設計是由在超高層建築設計方面久負盛名的美國KPF建築師事務所完成。大膽采用圓弧形與直線的組合，在頂部的方形開口處設置了倒梯形的風洞，從而減輕結構頂部的風壓。
單邊為58米（外周）的低層區超大樓層面積符合大型金融機構所要求的形狀，越往高層區形狀逐步收窄，中間層區的面積適合小型辦公樓租戶，而最上部的樓層形狀則適用於酒店，突顯出綜合性用途的超高層建築設施所應具備的整合性。
2）上海環球金融中心的技術亮點
建築內的91臺直梯中采用了39臺雙層轎箱式電梯，大大提高了超高層建築的運送能力。其中的24臺為層間距可自動調整的超級雙層轎箱電梯，可以在不同層高的樓層準確停止。
最快的電梯速度達到10米/秒，是世界上最快的雙層轎箱式電梯，從地下1層到95層只需1分鐘左右。另外還裝備了能把汽車運送到高層區的電梯。上海環球金融中心的電梯采用東芝、日立、奧的斯和蒂森克虜伯這四個品牌。
在建築的供電方面，通過3萬5千伏3路的變電設備確保穩定的電力供應，並且有足夠的容量滿足各租戶增設電源的需求。在應急供電方面，除了大樓***用的應急用發電機之外，還預留了4處可安裝1,500kVA租戶專用發電機組和1處500kVA發電機組的空間。
外墻采用了多層玻璃的鋁制幕墻，提高建築內部的節能效果。大樓使用的幕墻數量達到10,618組（相當於約4萬塊玻璃）。
上海環球金融中心的安全與抗震性能
1）上海環球金融中心的結構設計
上海環球金融中心的結構設計委托給了在高層建築結構設計領域享譽全球的美國結構設計事務所賴思理·羅伯遜聯合股份有限公司（LERA），從而大大提高了其可靠性。
上海環球金融中心的核心部位采用鋼筋混凝土結構的核心筒以及外圍由巨型柱、帶狀桁架和斜撐組成的外圍巨型結構，兩者之間通過伸臂桁架加以連接，提高抗震和抗強風的安全性能。
外圍巨型結構等主要框架結構由柔韌性強的鋼構件和高強度的混凝土組成。阿塞洛·米塔爾和寶鋼為兩家主要的鋼材供應商。
地下部分埋有2,271根樁基，上面鋪設4.5米厚的耐壓板，以支撐巨大的建築物。樁基最長的約78米，重達17噸，這些樁基所用的鋼管總重量約為2萬噸。如將所有樁基連接起來，其長度將達88.67公裏。
為減輕因強風所造成的建築物搖晃，在建築物的90層安裝了2臺由重達150噸的配重所組成的風阻尼器，以確保強風時建築物內的居住性和舒適性。
2）上海環球金融中心的抗震性能和防震措施
壹直以來，森大廈的建築物設計標準都要比普通標準高出壹個等級，上海環球金融中心的設計完全符合中國的建築物抗震標準，並具備足夠的抗震性能。而且抗震性能提高到了即使地震發生之後依然能夠繼續使用的水平。
在中國國內，不同地區設定的建築物抗震標準不盡相同，而上海制定的標準為抗烈度7級的地震。在對1：50的模型進行加振實驗後表明，上海環球金融中心可以抵禦烈度8～9級的地震。（經中國建設部抗震辦公室審核）
另外，對於長周期地震動，上海環球金融中心安裝有擺式探測裝置，當探測到長周期地震動時，會根據需要讓電梯緊急停止在最近的樓層，安全疏散電梯內的人員。
3）安保措施
進入上海環球金融中心7—77層的辦公區域需要經過安檢門，此外，各辦公樓層都設有最先進的IC卡門禁系統。
對於各租戶的訪客，采用事先登記訪客姓名的系統，使客人快速順暢的通過。滿足國際金融中心安保要求的系統，確保跨國金融機構商務活動的安全。
建築物的防災中心采用了大樓中央管理系統，對24小時的安保以及出入口控制系統和視頻監控裝置進行有效控制，從人、機兩方面構築起萬無壹失的安保體制。
另外對於每年預計有超過300萬遊客的觀光廳，在入口處安裝了金屬探測儀，並視情況對遊客的手提物品進行檢查，以保障遊客及大樓的安全。
4）防災及逃生方案
上海環球金融中心建築等級為壹級，建築防火分類為壹類建築，耐火等級為壹級。由於本建築高度達到492米，在防火設計中采取的特殊防火措施，經過國家消防主管部門專門論證。
大樓內每12層設置了***7層（18、30、42、54、66、78、90層）的“避難廣場層”，通過加壓防煙系統阻止濃煙進入避難廣場層，從而確保災難發生時的安全性。