西子湾站为地下车站，设有2座出入口，但设计意象却完全不同。1号出入口位於临海二路鼓山市场旁，是哈玛星的商业区，站体上方为大型的橘色的波浪板，带出高雄的海洋意象，而类似的浪板设计，也时常出现在高捷车站，以橘色为主轴的设计，也是高捷橘线的特色之一。2号出入口位於台铁临港线的「高雄港车站」旁，以台铁高雄港车站的元素设计站体，如斜顶、竖长的方窗。
因为西子湾站所处的临海二路路幅狭小，加上地质因素，无法大规模开挖，站内的大厅、月台层因此也显得狭窄。狭长的穿川大厅，天花板镶了一块水蓝，周围以蓝色嵌灯照明，将西子湾海水的意象带入捷运站内。至於月台层，则是高雄捷运站最窄的车站，狭窄的岛式月台加上月台门，让空间显得更封闭，中央连通的电扶梯也只够放1座供单一方向使用。