楼是典型的英国风格：尖尖的屋嵴、高而窄的窗和铁皮铸造的红屋顶，楼上有“南京北站”四个大字。建成初期，屋顶上覆盖着瓦楞铁；在瓦楞铁损坏后，大楼成为了平顶，后又覆盖上了红色的钢板。主楼外立面原先为青砖色，后来改为淡黄色。车站主楼是中国第一批使用当时先进的钢筋混凝土结构的建筑，而地板、楼梯和扶手仍然为木质结构。车站的地基由一棵棵完整的花旗松夯砸下去形成的；这些花旗松在打入地下前都经过了防腐处理，而且长埋地下，难以接触到氧气，使地基能保持稳定。站房的墙壁厚达两米，在经历日军飞机的轰炸和三次大火后依然能保持基本结构；