深圳两馆钢结构复杂，集大悬挑桁架结构、深圳湾体育中心空间异面弯曲结构和超高层核心筒——框架结构体系于一体。此外，高空施工采用的支撑胎架达到4000吨，空间曲面结构大幅增加了施工难度。由于建筑采用了大跨度的桁架结构，从而产生大跨度的空间，在展览大厅内可进行灵活自由的柱网布置。这个桁架结构还顺应了上部的艺术馆展览空间的屋顶采光设想，过滤过的自然光可射入从而照明。表皮结构是由拉伸的钢所编织成的网状结构，这个结构可以自承重并且自独立于它所附着的艺术馆空间。这些表皮结构浇灌在地面上的混凝土梁上，梁则依次由柱支撑，并且柱子都位于其所支撑的梁的中心线上，柱子把承重通过梁传递给大地。遍布在建筑各处的筒状钢筋混凝土墙也对结构起了整体巩固的作用。