建築のスタイルは本来モダニズム系統であり、当初はポストモダン建築を単なる意匠だと批判していたが、晩年にはポストモダンの傾向も取り入れた東京都庁や日光東照宮客殿・新社務所などの作品もある。最後の大作である東京都新庁舎は、ゴシック建築であるパリのノートルダム大聖堂の双塔の形態を引用するとともに、外壁面を複雑に凹凸させて陰影を深くし、さらに外壁PC板に濃淡二種類の花崗岩を打ち込むことによって、フェイクではあるが一見窓のようにも見せ、実際の窓枠よりもさらに細かく割るデザイン処理によって重厚さを演出した。丹下自身の言によれば、格子戸を思わせるデザインで和風を感じさせると同時に、情報化時代をIC（集積回路）のグリッドパターンで象徴させた所にポストモダン性があるとしている。
評価.
日本の近代建築は、第二次世界大戦前においても西洋先進諸国と遜色ないレベルに達していたが、丹下の東京オリンピック国立屋内総合競技場（代々木体育館）によって初めて、明確に世界のトップレベルに引き上げられたと言ってよい。
それ以後、日本建築界が非西洋諸国の枠を超えて、質・量ともに世界の建築界の中でも傑出した地位を築く道を、後進へと開いたと言える。第二次世界大戦後の日本建築界の重鎮であり、昭和という時代の国家的プロジェクトを背負い続けた建築家であるが、高度成長が終わり開発が一段落した大阪万博以降、その活躍の場は必然的に中東やアフリカ、また東南アジアの発展途上国に移っていった。唯一とも言える例外はイタリアである。
一方、出来レースとの批判が予想されるなかで、重鎮となっても尚、そのような批判をはね除けるに足る圧倒的なパフォーマンスでコンペを勝ち抜く図太さや老獪さ、また成功した過去の自分のスタイルに拘泥しない柔軟さや、記念碑性を含めたデザイン意図の的確さといった点を評価する者もある。
建築の専門家ほど酷評する傾向にあるが、一般には受けが良いようであり、完成以来観光名所となって、新宿副都心のランドマークとして認知されている。