佐贺城天守阁为外观4重屋檐，内部为5层，最上部一重屋檐下内部为两层的结构；从内部础石的配置情况推断出天守使用了晚期天守阁罕见的书院造结构。根据天守台挖掘出的金属构件，可以知道天守阁的窗是「突上户」，即窗向上打开，以木棍支撑的结构。传世的天守阁图画有两幅：宽永3年的宽永城并小路町图和庆长佐嘉小城内绘图，两者的描绘虽有所不同，共同之处是除了最上部以外，完全没有破风等屋檐装饰。这与小仓城天守的特征一致，印证了佐贺城天守参考了小仓城天守设计的说法。