广州南站总投资130亿元人民币，总用钢量7.9万吨，约为国家体育场“鸟巢”的1.7倍，使用混凝土150万立方米。车站设计和建设充分尊重广州山水城市的格局，做到自然环境与人工环境融为一体。巨大的玻璃穹顶棚形似6片漂浮于空中的芭蕉叶，体现了广东音乐《步步高》的意境，其中部为64米大跨拱形结构。

车站房屋顶以一片片的芭蕉叶为基本单元，通过中央采光带的串联，形成＊＊特色的建筑形态。天窗采用对角线网格的钢筋结构，以拱顶形式呈现并镶嵌ETFE气枕，使得自然光可照入候车大厅，同时减少对外部热量的吸收。屋顶安装了约2000平方米的太阳能电池板，可将太阳能转化为电能为车站供电。

广州南站的房顶设计独特，除了传统的采光玻璃外还使用了高分子透光膜。每个膜单元内设一条充气管道，气压不足时随时进行补气，以保持饱满鼓胀的状态，形成透明的气枕，实现良好的采光效果。

这种气枕膜结构同样应用于国家游泳中心“水立方”，气枕由高强度柔性薄膜材料ETFE和支撑体系共同构成，透光率高达95%，可减少站内日间照明强度和时间，节约照明能源。

ETFE薄膜材料抗腐蚀能力强，长期处于日晒和降水环境下化学性能稳定，使用寿命可长达15-25年，还可以构成独特的造型，兼具环保性、经济性和美观性。站房房顶气枕膜面积约1.6万平方米，单个膜单元面积约16平方米。白天，在日光照耀下柔软光滑的气枕犹如朵朵白云。