上海塔依靠3个相互连接的系统保持直立。第一个系统是90英尺×90英尺（约合27米×27米）的钢筋混凝土芯柱，提供垂直支撑力。第二个是钢材料“超级柱”构成的一个环，围绕钢筋混凝土芯柱，通过钢承力支架与之相连。这些钢柱负责支撑大楼，抵御侧力。最后一个是每14层采用一个2层高的带状桁架，环抱整座大楼，每一个桁架带标志着一个新区域的开始。参与上海塔设计的宋腾添玛沙帝公司工程师丹尼斯-普恩表示：“这座摩天楼就像是一个被分成9块的婚礼蛋糕。”

    与绝大多数现代超高层摩天楼一样，上海塔不只是一座办公楼。Gensler技术部门负责人本尼迪克特-特拉奈尔表示：“一座如此规模的高楼拥有属于自己的邮政编码。”上海塔的9个区每一个都有自己的空中大厅和中庭，夹在内外玻璃墙之间。1号区将是零售区，2号区到6号区将为办公区，酒店和观景台座落于7号区到9号区。空中大厅的每一层都将建有自己的零售店和餐馆，成为一个垂直商业区。

    上海塔将有两个玻璃正面，一内一外，形象地说，就是一个管子外面套着另一个管子。玻璃正面之间的空间在3英尺到33英尺之间（约合90厘米到10米），为空中大厅提供空间，同时充当一个类似热水瓶的隔热层，降低整座大楼的供暖和冷气需求。降低摩天楼的能耗不仅有利于保护环境，同时也让这种大型建筑项目更具有经济可行性。据Gensler估计，上海塔在提高能效方面采用的革新技术每年可节省250万美元。

    上海塔的快速电梯由三菱公司设计，负责将乘坐者送上空中大厅。这种电梯采用加压舱设计和可以发电的转换器，能耗减少30%。上海塔的快速电梯最大速度超过每小时40英里（约合每小时64公里）――正常情况下为这一速度的一半――是世界上速度最快的电梯。这座摩天楼将安装106部电梯，其中有7部为双层电梯。

    宋腾添玛沙帝公司的伦纳德-约瑟夫表示：“并非所有超高摩天楼都需要很深的地基。在世界各地的城市中，曼哈顿是个例外，当地的岩床虽然比较浅，但非常坚固。”上海处在一个地震带，上海塔的建造地点位于一个河流三角洲，土质松软，含有大量粘土。在竖起钢梁前，工程师打了980个基桩，深度达到282英尺（约合86米），而后浇铸215万立方英尺（约合60881立方米）混凝土进行加固，形成一个20英尺（约合6米）厚的基础底板。

    从顶部看，上海塔的外形好似一个吉他拨片，随着高度的升高，每层扭曲近1度。这种设计能够延缓风流。风环绕建筑时会形成涡旋脱落效应，导致摩天楼剧烈摇晃。同样的道理，如果将一片叶子放在手指间吹，叶子也会剧烈震动。对按比例缩小的模型进行风洞测试后发现，这种外形设计能够将侧力减少24%，这对于经常经受台风考验的上海建筑来说至关重要。