1、地基
广州塔坐落在新城市中轴线与珠江景观交汇处，然而，离珠江太近不仅意味着地基松软，更要求塔基要承受很大的水压。
首先，将混凝土核心筒的巨大底座，直接建在基岩上，基岩是陆地表层中的坚硬岩层，一般被土层覆盖埋藏深度几米到几十米不一，比较适合用来作大型建筑工程的地基。
其次，为外部的立柱打下基础，工人们在核心筒周围挖了一圈竖井，每根竖井有20米至40米深，4米至5米粗，挖井的过程中，用环形混凝土梁固定，以防止潮湿的土壤进入竖井，挖至基岩之后，再用混凝土浇筑竖井。
最后，在竖井的顶部架起一圈环形的混凝土梁，以此链接竖井与巨大的立柱，这就相当于塔的每一根立柱，都拥有了自己的柱桩，向下深入基岩。历时整整一年，平均约30米深的塔基打造完毕，广州塔有了坚实的基础，地面上的工程即将开始。
2、结构
为了改变传统电视塔那种“像是一根长针上插着个甜甜圈（观景台）”，设计师在广州塔的造型上做出了创新：把钢柱扭一扭，就有了广州塔的“小蛮腰”，不必担心纤腰会断掉，因为中间的收细的部分让钢柱更紧密、坚固，而上下的更宽松、轻盈，就像一根骨头，两边大、中间细，其实中间的骨壁更厚实。
为了更好地理解工程师的想法与塔的结构，需要把小蛮腰拆开来看：塔的中心是一根混凝土空心圆柱，用来容纳电梯和楼梯，我们称它为核心筒。
核心筒上添加5个空间，作为景观走廊和设备楼层。
为了结构更加稳固以及塑造出理想中的腰线，工程师们用24根钢柱包裹核心区。
但纤细的腰身有一个缺点，高塔可能在这里变形，为了避免变形，工程师在立柱内侧增加了钢环梁，形成坚固的格栅结构。
鱼骨给了工程师灵感，同样是两边宽阔，中间狭窄的形状，骨头中间部分的骨质格外厚实，因而更加结实，工程师也在最纤细的地方将环梁收紧，以此增加强度，同时底部和顶部要放宽间距，去掉更多材料，使塔身更加轻盈。
接下来就要着手搭建了，广州塔由四千多个构件组成，就拿立柱来说，每根立柱由数十段小构建组成，每个构建非常巨大需要逐一安装。
搭建的具体做法是：用起重机把钢铁构件吊上去，然后再固定位置，接着由工人们把各个构件焊接起来，形成无缝的钢骨架。
3、稳定性
高层建筑有一个天然的敌人，就是风，广州塔也不例外。
广州塔在台风多发的广州，曾经被“诟病”的纤纤细腰以及复杂外网结构发挥了巨大的作用：首先是她的纤腰，看似弱不禁风，其实更容易躲开风的漩涡，而开放式结构也让风的力度不往一处使。
风刮过小蛮腰时，塔身整体网状的漏风空洞“扰乱”了漩涡风，扭曲的身姿减少了塔身的笨重感，大大削弱狂风带来的摆动。
不仅如此塔内还设有一个隐藏装备：在电视塔靠近顶层的中央核心筒内，有两台装满10万升水的大水缸，水的晃动抵消了震动，水缸（减震器）可以沿轨道移动，强风中可以移动超过1米，而旋转餐厅里的红酒可以不洒一滴。塔内灭火机器人的水也是由水箱提供。
塔身采用特一级的抗震设计，可抵御强度7.8级的地震和12级台风(149+km/h)，设计使用年限超过100年。
建造广州塔的主要建筑材料是钢材和水泥，还有钢化玻璃。
广州塔整个塔身是镂空的钢结构框架，24根钢柱自下而上呈逆时针扭转，每一个构件截面都在变化。钢结构外框筒的立柱、横梁和斜撑都处于三维倾斜状态，再加上扭转的钢结构外框筒上下粗、中间细，这对钢结构件加工、制作、安装以及施工测量、变形控制都带来了挑战。
