天津117大厦所在地地层结构复杂，是以粉砂、粉土和粉质黏土为主的海相与陆相交互沉积地层，为使工程桩稳固支撑117大厦，设计了941根100米长桩作为大厦的基础，创造了房建领域工程桩长度新高度。
为了解决高楼的人员疏散困难，在设计上，117大厦除了每层常规的消防设施外，共有10个避难层，最大一个避难层最大面积约为3625平方米。结构体系与材料均为特殊设计，在大楼立面上形成10道“防火墙”，即大约每隔15层左右就有1个避难层，火灾发生后最快可以在1分钟内就近疏散到避难层。此外，大厦所有钢结构表面都涂刷了3到5厘米厚的防火材料，能承受3小时高温火烧。
该大厦建筑设计融合了中国传统文化与现代美学，方案设计为国际著名建筑大师暨巴马丹拿集团首席建筑师李华武先生，整个建筑方案设计运用了《易经》的智慧，采用负阴抱阳的设计理念。
117大厦方方正正，取四平八稳之意，四个立面略带弧度，美观大方。在设计上，大厦建筑外立面应用极简主义美学理念，整个建筑高耸云霄，犹如太阳冉冉升起。中西方文化的碰撞，激发出“无限生机”的设计灵感，寓意117大厦的蓬勃发展以及对未来的美好希冀。
117大厦建筑立面经过精心设计，幕墙的竖挺线条由入口开始一分为二并空中大堂重新汇合，通过立面线条的变化加强建筑垂直的节奏感，在尺度上给人以高耸的感觉。大厦外观以银色反光玻璃与幕墙相互映衬，宏伟优雅，突出反映出它在世界超高层摩天大楼中的显著位置。
天津117大厦，总建筑面积约84.7万平方米，结构高度达到596.5米，仅次于828米的阿联酋哈利法塔，成为世界结构第二高楼。单体开挖面积相当于18个标准足球场。
在设计方面，为满足结构受力安全要求，大厦的120米长桩是国内房建领域极长的桩基；为提高整体结构承载力，大厦使用防屈曲支撑，单根重量210吨，为国内超高层领域防屈曲钢之最；大厦建筑面积达84.7万平方米，为摩天大楼建筑面积世界之最；为提高工程超大体积混凝土施工能力，117大厦项目一次性浇筑完成6.5万立方米大底板混凝土。597.45米的单井道运行高度，在世界上也名列前茅。
