桥站主体结构东西两端采用明挖法施工，主体结构中间部分为单层三连拱结构，采用暗挖法施工；西侧明挖基坑为不规则的六边形，基坑围护结构主要采用钻孔灌注桩+锚索，基坑角部采用钻孔灌注桩+内支撑系统。基坑标准段宽22.7m，深21.9m，最宽处36.5m。西侧主体结构地下为三层多跨岛式车站。
陶然桥站西侧主体结构北侧为1号出入口，南侧为3号出入口，主体结构中部为2号风亭，南侧为2号紧急疏散口，车站西端接暗挖区间。