呼和浩特东站建筑造型为“草原穹庐，展翅雄鹰”，立意鲜明。总建筑面积98296平方米 ,其中客运站房建筑面积42699平方米，无站台柱雨棚投影面积55597平方米，为特大型铁路旅客站房。车站总长度为318.2米、总宽度为185米、建筑高度为49米。车站进出站大厅分层设置，形成“上进下出”的客流组织模式。该工程2007年5月完成施工设计，2010年5月竣工。

设计中，通过专项消防性能化研究，解决了超越规范的高大、空旷、通透的现代大型交通建筑室内消防设计；采用了多晶硅太阳能光电转换系统、直立锁边铝合金复合屋面和内外墙面整体幕墙体系、内外精装修模数化控制等新技术、新工艺，完成了最大跨度84米的钢结构中央穹顶和跨度56米的张弦梁无柱雨棚、大跨预应力钢筋混凝土梁板结构设计。依托该项目完成的《大跨度空间钢结构复杂节点试验研究》，于2009年获得中国铁道建筑总公司科学技术二等奖；针对研究报告中的球冠节点、张弦梁支座节点，已获得两项实用新型专利。