上海大劇院有三個劇院，包括票務中心、芭蕾舞排練廳、樂隊排練廳、貴賓室、展廳、藝術商店、咖啡吧、宴會廳和停車庫。
上海大劇院頂部采用鋼結構以減輕自身重量，向天空傾斜的屋頂由六根透明柱子支撐。下部由混凝土結構組成不同的板塊，中間留有空隙，便於鋼結構插入。上海大劇院的設計方案出自法國建築師夏邦傑。
法國夏邦傑建築設計事務所和華東建築設計研究院參與了上海大劇院的聯合設計，上海大劇院的室內設計由美國Stil和天舍文公司進行，根據中國古典建築館的造型，
屋頂采用兩邊倒置、被天空擁抱的白色弧線，象征天圓地方圓的理論，象征各國燦爛文化的巨大“聚寶盆”。[3] ?上海大劇院的外立面由玻璃和大理石構成，從上到下晶瑩剔透。
它是現代化和民族風格的結合。夜晚，燈光照耀下，水晶立面與屋頂組合的光幕反射出噴泉的水光，將整個建築變成了水晶宮。上海大劇院玻璃幕墻采用第三代玻璃幕墻“鋼索玻璃幕墻”，其特點是不需要用金屬框架固定。
而是用不銹鋼索和不銹鋼爪組成懸浮支撐系統，使得劇場白天朦朧，夜晚在燈光下透明如水晶宮。幕墻玻璃還采用了歐洲高科技彩釉印刷工藝，即從上到下，由疏到密印刷出淡淡的白色方格圖案，白色方格圖案覆蓋率達到95%，可反射30%的紫外線，減少光汙染和溫室效應。