临港少年宫旨在为青少年创造一个快乐的场所，设计师反思了过去传统少年宫建筑的局限性，希望通过设计为孩子们营造舒适有趣的探索空间，而不仅仅是周末培训的课堂。建筑一层主要功能为科技体验区、儿童剧场及展示馆，二层至五层围绕科技馆和剧院布置青少年课外教育空间，六层为行政办公区域。建筑地下两层主要功能为停车库、剧场后台、展示馆及小型餐厅。
在空间设计上，将位于内部的交通空间向外翻转到建筑外围，使建筑走廊实现对城市景观的充分利用；将教室等使用功能设置在内部，使青少年可以集中精力在安静的环境中学习钻研。
通过在建筑东、西两侧 2.6m 的错层设计，为建筑南、北端创造出坡道及阶梯空间，以作为公共活动和开放课堂的场所。整个建筑从一层开始通过坡道和公共阶梯空间环绕而上，串联起不同主题的教育空间。建筑空间与盘旋的坡道融为一体，从地面延伸至屋顶，打破楼层之间的边界。
室内空间呈现丰富多变的流动状态，连接错层的坡道和台阶增加了空间的丰富性和趣味性，满足了孩子们活泼好动的天性。
立面设计摒弃复杂的建筑装饰，通过水平、垂直交通体系来塑造空间和建筑立面。立面上的外廊和坡道鼓励孩子们在露天阳光下行走，呼吸新鲜空气、远眺滴水湖及城市景观、感受大自然。通透的玻璃可以展示建筑内部的生动状态。外廊、坡道上参与活动的孩子们和建筑一同形成了动态的建筑立面。
建筑在景观、室内、泛光等设计中都采用富有童趣的像素化设计。通过别出心裁的造型设计美化、隐藏建筑机电设施，使整个建筑成为空间丰富、细节别致的探索乐园。
层次丰富的室内平台使空间也能在垂直方向上流动，创造出开放、互动、无死角的自由活动空间，让身处其中的孩子体会到身处少年宫的自由和乐趣。设计通过机电管线穿梁、优化管线排布，实现了主要公共区域梁下无管线，且室内外的吊顶标高一致的空间效果，从而呈现出从室外到室内的空间延续性。把室外美景引入室内，弱化空间边界，营造轻盈飘逸自然的空间氛围。
