北総線の土木構造物や建築物は，安全かつ堅牢であるとともに快適性や景観との調和を意識した設計・管理がなされている。他の鉄道施設の例に漏れず，土木構造物や建築物においても京成高砂・印旛日本医大間の全線を一体的に北総鉄道が保守しているものの，京成高砂・小室間の北総鉄道区間と小室・印旛日本医大間の千葉ニュータウン鉄道区間では財産の帰属する鉄道事業者が異なることから，管理上の区別が存在する。
構造物
千葉ニュータウン区間外の京成高砂・新鎌ヶ谷間においては，台地面と低地面からなる高低差のある谷津田を経由する地形上の理由から，高架橋や橋りょうが区間全体の6割，ずい道が3割弱を占める。一方で千葉ニュータウン区間にあたる新鎌ヶ谷・印旛日本医大間においては，いわゆる「100m道路」と呼ばれる幅100mの掘割からなる切取の土工区間が約8割を占めており，高架橋及び橋りょうは二重川や神崎川等の小河川との交差箇所に構築されるのみで，ずい道も千葉ニュータウンの西端に短い粟野山トンネルが設けられているのみである。
印西牧の原・車両基地間の入出庫線については，前述の掘割内に位置する印西牧の原駅から掘割外に設けられた車両基地を結んでおり，その間で北総線の本線部や道路との立体交差を要することから，千葉ニュータウン区間に位置しながらも高架橋が全体の6割以上と例外的に大きな割合を占めている。
△印西牧の原・印旛日本医大間の土工区間と角田川橋りょう
△本線や国道を高架橋で乗り越える車両基地入出庫線
高架橋
高架橋及び橋りょうは2線2柱式のビームスラブ式ラーメン構造を基本として，上部工はPCあるいはRC桁である。高架橋及び橋りょうの高欄には，北総Ⅱ期線の建設以降，周辺環境に配慮した吸音型防音壁が防音工として用いられるようになった。さらに住宅隣接地ではカームゾンを設ける等により防音対策を強化している箇所もある。特に葛飾区内ではいっそうの防音対策が講じられており，高砂高架橋では上空の高圧送電線からの防護を目的として設けられたH鋼にガラス遮音板が取付けられている。こうした防音対策が行われていなかった北総Ⅰ期線区間の北初富及び鎌ヶ谷高架橋では，成田スカイアクセス開業に際して実施された防音対策の一環として，コンクリートブロックによる既設の高欄がセメントボードで嵩上げされた。このほか，柴又高架橋では柱断面を太くすることで千葉県内よりも径間を広げる工夫もなされている。
△新柴又・矢切間に架かる江戸川橋りょう
△吸音形防音壁が整備されている松飛台・大町間の松飛台高架橋
ずい道
ずい道は起点方から順に栗山，大橋，秋山第1，秋山第2，紙敷，粟野山の6箇所である。当初はいずれも開削工法による中柱のある箱型断面で計画されていたが，粟野山トンネル以外の各ずい道は後の設計変更によって異なる断面及び工法で施工された。このうち市街地直下に構築された栗山トンネルと大橋トンネルは，一部区間を除いてNATM工法による扁平円形断面で施工されている。北総Ⅱ期線区間には当時の最新技術を駆使した構造物が多数構築されており，市街地直下に施工された栗山トンネルや大橋トンネルもその一つである。
△新鎌ヶ谷・西白井間の粟野山トンネル
△途中で断面形状が変化する北国分・秋山間の大橋トンネル
これらの構造物は列車の運行に欠かせない鉄道施設であることから，首都直下型地震への対策が急務と位置づけられ，2006年度から2017年度までに全線で耐震補強工事が実施された。また，近年ではリフレッシュ工事の一環として，高架橋の床版やずい道壁面等に対する修繕工事が進行中である。
停車場
停車場は，京成高砂・印旛日本医大間の15駅のうち京成線との共同使用駅である京成高砂駅を除く14駅を有する。このうち新柴又駅から小室駅までの11駅が北総鉄道，千葉ニュータウン中央駅から印旛日本医大駅までの3駅が千葉ニュータウン鉄道の施設である。各駅は8両運転を前提とした有効長で整備されているが，かつて10両運転の計画がなされていたことから，一部の駅では10両運転に対応した躯体構築や準備工事がなされている。現有施設として信号場は存在しないが，北総Ⅱ期線の開業に伴い新鎌ヶ谷駅が開設されるまでは同駅予定地を新鎌ヶ谷信号所として運用していた。
△10両運転に対応した有効長で整備されている新鎌ヶ谷駅下りホーム
△10両運転に備えてホームを延伸できる構造の秋山駅
千葉ニュータウン区間
千葉ニュータウン内に位置する西白井駅から印旛日本医大駅までの6駅においては，基本的な構造として掘割内の地平部に島式ホーム1面2線を有するが，車庫所在駅の印西牧の原駅は島式ホーム2面4線である。小室駅においては，成田スカイアクセス開業に際して線形改良の一環で上り単式ホーム1面が新設され，既設の島式ホーム1面は下りホームに変更された。なお，千葉ニュータウンの計画縮小に伴って未成となった駅が小室・千葉ニュータウン中央間と千葉ニュータウン中央・印西牧の原間に各1駅あり，前者は用地確保もなされている。
△島式ホーム1面に加えて単式ホーム1面を備える小室駅
△小室・千葉ニュータウン中央間に設置予定だった谷田駅（仮称）予定地
千葉ニュータウン区間外
千葉ニュータウン区間外の8駅はいずれも北総Ⅱ期線開業時に開設された駅であるが，新鎌ヶ谷駅は北総Ⅰ期線の建設時にプラットホーム2面分の躯体構築が完了していた。この区間の駅は相対式ホーム2面2線を基本としているが，追抜き可能な矢切駅，東松戸駅，新鎌ヶ谷駅の3駅は島式ホーム2面4線を有する。なお，開業当初の東松戸駅と新鎌ヶ谷駅は当時の輸送量を考慮し現在の下りホームに相当する島式ホーム1面2線のみが先行して供用され，上りホームは準備工事に留められていたが，成田スカイアクセス開業に際して上りホームの整備が行われて2面4線化された。
ちなみに，JR武蔵野線と交差する東松戸駅は4階相当に軌道階を有するとりわけ高層な高架駅で，その高さは地盤面上約17mと北総線内で最も高い。一方で最も低いのは北国分駅で，矢切駅と同じ地下2階相当に軌道階を有するが，その深さは約12mにも及ぶ。
各停車場のプラットホームには1面あたり旅客用階段が1箇所ないし2箇所設けられている。いずれも設計上は2箇所の旅客用階段を設置可能な構造で構築されているが，開業当初の需要を踏まえて1箇所のみ先行して整備されたプラットホームも少なくなく，準備工事に留められていた箇所は後のバリアフリー化工事でエレベータの設置箇所として活用された。
△JR武蔵野線を跨ぐ東松戸駅の軌道階は高さ17mを誇る
△北国分駅の軌道階は地表から11.7mの深さにある
建築物
各駅の駅舎や変電所等の建屋が主要な建築物である。このうち駅の形態は千葉ニュータウン区間内に橋上駅6駅，千葉ニュータウン区間外に高架下駅5駅，地下駅1駅，半地下駅2駅と富む。
駅舎
北総鉄道区間の各駅においては，親しみやすさや景観との融合を踏まえ，ステーションカラーの設定や地域の特色を生かした意匠が盛り込まれている。一例として，白井駅には白井市の特産である梨をイメージしたペールイエローがステーションカラーとして設定されていて，上屋や駅本屋に対して象徴的に使用されている。また，新柴又駅には山門をイメージしたファサードや木製の手すりなど，地域のシンボルである柴又帝釈天の要素が取り入れられている。ステーションカラーの考え方はとりわけ北総Ⅰ期線区間の西白井駅から小室駅の3駅に対して重視され，基本的な構造を同一とする3駅の個性として機能している。近年ではコンコースのテラゾータイルを滑りにくいタイルに更新する工事が一部の駅で実施されている。
一方で千葉ニュータウン鉄道区間の千葉ニュータウン中央駅から印旛日本医大駅までの3駅については，ニュータウンの開発者でもあった公団の意思が強く反映され，駅舎には街のシンボルとなるよう独創的で斬新な意匠が盛り込まれている。掩体壕を模した特徴的なアーチ屋根の印西牧の原駅や，展望台のある時計塔が印象的な印旛日本医大駅は，「関東の駅百選」に選定されるなど対外的にも高い評価を受けた。
△柱などに特産の梨をイメージした駅カラーが施されている白井駅
△街のシンボルとして独創的な駅舎が特徴の印旛日本医大駅
上屋
プラットホームの上屋は少なくとも各駅4両分以上の延長を有する。利用者の増加にあわせて上屋を延伸した駅もあり，北国分駅や秋山駅，西白井駅では8両分の延長を有している一方で，東松戸駅や新鎌ヶ谷駅のように6両分の延長に留まる駅もある。また，2016年度から2017年度にかけて北総Ⅰ期線の各駅で老朽化した上屋の葺替が実施された。上屋などの支柱は基本的にステーションカラーで塗装されており，2000年代以降に再塗装された駅では腰部のみステーションカラーとして上部を白とする2色塗りが標準的である。
△北総Ⅱ期線区間の1柱式ですっきりした上屋が特徴的な松飛台駅
△上部に白，腰部に駅カラーのツートンカラーをまとう西白井駅の上屋
付随施設
東松戸，新鎌ヶ谷，西白井，白井，千葉ニュータウン中央，印西牧の原，印旛日本医大の各駅にはプラットホーム上に待合室が整備されているほか，東松戸駅や新鎌ヶ谷駅のコンコースには待合いスペースも設けられている。このうち2019年度に整備された新鎌ヶ谷駅ラッチ外待合いスペースには「こもれび」の愛称が付与され，ベンチに千葉県産木材を使用するなどの取組みがなされている。近年では駅施設に木材を使用する取組みが積極的に展開され，新鎌ヶ谷駅の旅客トイレ更新や西白井駅及び白井駅の待合室新設などにも木材が活かされている。
旅客トイレは開業当初から全駅で男女別の水洗式である。かつて北総Ⅰ期線の各駅では大便器に清掃の容易なインド式便器を使用していたこともあったが，今日では全駅の大便器が温水洗浄便座付の洋式便器に更新されている。また，女性用トイレにおけるパウダーブースの新設や，ベビーベッド等を備えた多機能便房の整備といった大規模なリニューアルが2018年度以降，東松戸駅，新鎌ヶ谷駅，千葉ニュータウン中央駅に対して実施されている。このほか，オストメイト対応設備を備えるバリアフリートイレが全駅に整備されている。
△ベンチ等に木材が用いられている白井駅の待合室
△改修でパウダーブースや多機能便房を備えた新鎌ヶ谷駅の旅客トイレ
機械設備
空調設備
空調設備を各駅及び変電所等の建屋に備えている。各駅においては基本的に駅務室や券売機室等のバックヤードに対して設備されているが，矢切駅においては旅客サービスの観点からプラットホーム及びコンコース全体が冷房化されている。また，同駅には空調設備以外にも換気設備や排煙設備が各箇所に応じて設備され，防災総合卓による制御が可能である。同駅前後の栗山トンネルにもトンネル送風機による縦流換気方式の換気設備が設備されている。
エレベータ・エスカレータ
△2022年度に更新された千葉ニュータウン中央駅のエレベータ
△自動運転制御エスカレータが設備されている印旛日本医大駅
エレベータは，全駅のバリアフリールート対して計33基が設備されている。建設年次の新しい印旛日本医大駅を除き開業当初には設備されておらず，千葉ニュータウン中央駅に新設された1995年度から順次バリアフリー化にあわせて整備が進み，2021年度の大町駅バリアフリー化で全線への整備が完了した。2022年度からは初期に設置されたエレベータの更新工事が始まり，これまでに千葉ニュータウン中央駅のエレベータ1基が更新を終えている。
エスカレータは，秋山駅，松飛台駅，大町駅を除く11駅に計28基が設備されている。北総Ⅱ期線の各駅や印西牧の原駅，印旛日本医大駅には開業当初から設備されているほか，北総Ⅰ期線の各駅や千葉ニュータウン中央駅はバリアフリー化にあわせて新設された。また，東松戸駅や新鎌ヶ谷駅は後年に増設された箇所もある。いずれも幅の広い都市交通型である。2022年度からは一部のエスカレータで時間運転化や運転休止とする措置がとられている。
このほか，近年では各駅の出入口や階段におけるシャッター設備に対して，非常時に活用可能な袖扉の設置が進んでいる。