Der Hauptbahnhof ist das Kernstück des sogenannten Pilzkonzeptes, mit dem Ziel der Neuordnung des Berliner Streckennetzes über den Bau eines Nord-Süd-Tunnels. Der Verzicht auf die Wiederherstellung der Kopfbahnhöfe ermöglicht ein direktes Durchqueren der Stadt sowohl in Nord-Süd- als auch in Ost-West-Richtung. Der Hauptbahnhof war der erste Schritt für die Stadtentwicklung in der durch den Verlauf der Mauer vorher leeren Mitte Berlins. Dieser bildet die Mobilitätsinfrastruktur für die stetig wachsende Metropole Berlins, ist Knotenpunkt für Fern-, Regional- und Nahverkehr und fast nebenbei Deutschlands größtes Infrastrukturprojekt.
Der Entwurf inszeniert die komplexe Struktur der Streckenkreuzung über mehrere Ebenen und erzeugt damit bis zu 28 Meter hohe Räume, die in ihrer Dramatik an Zeichnungen von Piranesi erinnern. Durch ein filigranes Glasdach fällt Tageslicht bis weit in den unterirdischen Tiefbahnhof. Die über die Gleise spannenden Dächer sind mit Seilnetzen ausgesteifte Gitterschalen, die als Weiterentwicklung des klassischen Hallendaches leicht und transparent wirken. Als Vorläufer hatten Gerkan, Marg & Partner mit Schlaich Bergermann & Partner zuvor die Halle des neuen Fernbahnhofs Spandau gebaut.
Die 320 Meter lange Gleishalle des Hauptbahnhofs ist mit 8.450 verschieden großen Glasscheiben gedeckt. Zwei 46 Meter hohe Bürogebäude, die in ihrer Lage und Ausrichtung die unterirdische Nord-Süd-Verbindung im Stadtraum abbilden, überspannen als Brücken den Stadtbahnviadukt. Die so genannten Bügelbauten werden von der Deutschen Bahn als Bürogebäude selbst genutzt.
An den Stirnseiten in Richtung der Vorplätze, trennen hohe Glasfassaden den Vorplatz von der Bahnhofshalle und verbinden das Innere des Bahnhofs visuell mit dem Umfeld. Das vielleicht eigensinnigste Charakteristikum des Hauptbahnhofs ist seine Form: Aus dem Gleiskreuz, den Bügelbauten und dem Treppensockel entsteht in der Aufsicht ein Quadrat ohne Vorder- und Rückseite. Die Orientierung fällt den Reisenden vor allem innen schwer, weil das Gebäude nach Süden wie nach Norden gleich erscheint. Die Vorplätze als Verlängerung des Innenraums verbinden sich nur schwer mit dem Hauptbahnhof, dies auch, weil sie von den Taxivorfahrten durchschnitten werden.