Försvarsministeriet (MoD) har haft en spårstation på ön sedan 1957.
Den är kopplad till ett missilområde som styrs från en militär plats på Benbecula på de västra öarna.
National Trust for Scotland, som förvaltar St Kilda tillsammans med MoD, sade att de planerade nya byggnaderna var "sympatiska och hållbara".
St Kilda ligger omkring 64 kilometer väster om norra Uist, den närmaste bebodda platsen till skärgården.
De sista öborna lämnade St Kilda 1930 och människor bor först nu tillfälligt på Hirta för att arbeta på den militära platsen, eller på viltvårdsprojekt.
MoD, som samarbetar med sina försvarsentreprenörer QinetiQ och Skye-baserade arkitekter Wittets, har lämnat in en ansökan till Western Isles lokala myndighet, Comhairle nan Eilean Siar, om en ombyggnad och miljöförbättring av sina 50 år gamla St Kilda anläggningar.
Galliford Try International och Hugh Broroughton Architects har utsetts för att utveckla utformningen av de nya byggnaderna.
NTS sade att företagen skulle använda expertis som förvärvats genom att bygga liknande anläggningar i miljöer med utmanande klimat, inklusive arbete för British Antarktis Survey.
Nedre delar av de nya byggnaderna skulle "bevaras" med stenväggar som är utformade för att smälta in i St Kildan-landskapet.
Träpaneler över ytterväggarna kommer att uppnå färger genom vittring som kommer att komplettera omgivande landskap och tak kommer att planteras med inhemska St Kildan gräs, säger NTS.
Susan Bain, trustens fastighetschef för St Kilda, sade: "Vi har blivit mycket imponerade av i vilken utsträckning MoD och dess partners har gått för att se till att de kommer med förslag som kommer att förbättra den befintliga webbplatsen och är både sympatiska och hållbara i det mycket viktiga sammanhanget St Kilda.
"De flesta spår av byggnaderna från 1960-talet kommer att tas bort och deras utbyten kommer att vara helt lämpliga för utformningen av profil och bästa miljöpraxis.
"Varje detalj har övervägts, ner till att se till att det inte finns någon chans att förorenande flora eller fauna från fastlandet förs till St Kilda under byggfasen."
Hon tillade: " Militären har ett långt samarbete med St Kilda som går tillbaka till första världskriget och vi är mycket glada över att ha arbetat i samarbete med MoD sedan 1957.
"Detta har varit helt fördelaktigt för vår bevarandeverksamhet på St Kilda och vi ser fram emot att denna relation fortsätter långt in i framtiden."
Nya militära anläggningar ska byggas på ön Hirta i den avlägsna St Kilda skärgård.