上海东方明珠塔的结构设计独特，其简图结构大致可以分为以下几个部分：
塔座：塔座是塔的最底部，直径约为158.4米，共有三层。塔座中心部分直径为60米，是电视塔的大堂和电梯厅，以及地下的商场和停车设施。
擎天大柱：塔座之上，有三根直径为9米的空心立柱，作为塔的主体支撑。这三根立柱之间通过横梁相连，形成了塔的骨架。
下球体：位于三根立柱的68米至118米之间，直径为50米。下球体是塔的第二个层次，内部设有观光走廊。
中球体：安装在250米至295米之间，直径为45米。中球体是塔的第三个层次，内部设有多个观光层。
上球体（太空舱）：位于335米至349米的高处，直径为14米。上球体是塔的最高部分，内部设有观光层。
顶球体：位于塔顶，直径约为16米，是塔的顶部装饰部分。
观光电梯：塔内设有双层电梯和高速电梯，以及悬空于立柱之间的世界首部360度全透明三轨观光电梯，方便游客上下观光。
旋转餐厅：位于267米处，是亚洲最高的旋转餐厅。
室内游乐城：位于下球体内，提供室内娱乐设施。
上海城市历史发展陈列馆：位于零米大厅，展示上海城市历史。
整个东方明珠塔的设计融合了现代科技与东方文化，呈现出“大珠小珠落玉盘”的意境。塔身具有较强的稳定性和抗风性能，设计抗震标准为7级不动，8级不裂，9级不倒。