北京朝阳站站房外立面设计采用传统北京文化与当代建筑相结合的手法，融入“灰砖、红墙、金瓦”等北京元素 。北立面以屏风为设计灵感，采用玻璃幕墙体系，使用486块玻璃幕墙共同组成254米长的玻璃长卷，营造通透的视野，给置身其中的旅客舒适的自然感，提供了不间断的自然采光 。车站整体采用东西方向城市空间轴线设计, 与城市紧密相连；通过朝阳公园的绿色空间向东延续与东部城市空间形成整体。截至2020年5月，北京朝阳站站房建筑面积18.3万平方米，单层清水混凝土结构达17.7万平方米  ，站台面积4.35万平方米，雨棚面积6.22万平方米，建筑檐口高度为37米，屋面总长度182米，最高聚集人数5000人。北京朝阳站主体结构共3层，其中地上2层、地下1层，局部设夹层，采用上进下出的流线模式设计。地下一层为出站层，主要功能为铁路旅客出站和公共交通换乘，中央为城市通廊，南北两侧为铁路旅客出站通道、出站厅、快速进站厅及相关旅服配套，外侧为旅客出租车上客区及出租车道。地下夹层为地下车库，外侧布置小汽车停车库，南北各设坡道与地下一层连通。地面层是进站层及站台层，设市政广场和进站集散大厅、售票大厅、乘车站台。地面夹层、高架层和高架夹层，分别分布着办公及设备用房，高架站房、站台雨棚、落客车道及平台、站内旅服配套服务用房。