南京南站主站房秉承“古都新站”的理念，设计成仿明朝宫殿式建筑，以中国古典建筑构成元素为基础，柱廊、斗拱、双重屋檐，方正刚毅的直线和简约优雅的曲线营造出传统建筑的壮美神韵和现代化铁路车站的恢弘气势，完美的体现了古都南京浓郁的地域风格和特有的尊贵气质。
南京南站将“山水城林”的和谐意境融入现代交通建筑中，屋顶挑棚的方正质朴，列柱空间的巍峨大气，都给人以历史时空的纵深体验；城墙肌理的外墙形式、层层叠叠的檐下空间、柱顶交织的穿插木构，使建筑形态与城市特质的深层契合，赋予南京南站浓厚的地域风格和独特气质。站台雨棚采用片状组合型式，顶部设侧向的通风和采光带，既可避免阳光直射，又能获得柔和的自然光线，形成美仑美奂的光影效果。
南京南站是一个“桥建合一”的站房，买票、候车、出站、上车都在一个立面上，但不在一个层面上。站房共分五层，地上三层，地下两层。
地下一层为站房设备、地铁站厅、商业开发层及市政配套车库。
地面一层集散层，出站及综合交通方式换乘区域都在这层，四角分别设有配楼，包括出租车场站、公交场站、南京汽车客运南站、铁路售票处等，广场东西两侧有出租车停车泊位730个，社会车停车泊位2348个。
地上二层为站台层，28条铁轨从此层通过，为旅客的到发区域，同时设置有北进站广厅、贵宾区，也包括1个铁路售票处。
地上三层为候车层及送站平台，并设有客服商业夹层，共有56个检票口、100多个的自动检票机，大厅四个角落各配了1个售票处。
