上海南站位于中国上海市徐汇区漕河泾街道沪闵路国铁上海南站旁，为上海地铁1号线、3号线与15号线的地铁换乘站。1号线站台位于上海南站北广场下方，3号线站台位于上海南站南广场南侧。由上海铁路局勘测设计院设计[1]。上海南站同时是3号线的南起訖站。
按照原规划，1号线与3号线的换乘联络通道为15号线预留车站，后该预留被放弃。目前15号线的车站位于柳州路东侧沪闵路南侧角，该车站站体位于1、3号线均较远。
地铁上海南站与铁路上海南站处于一个结构之中。3号线站台和站厅位于铁路车站的南侧，1号线站台和站厅设在铁路车站的北侧。
地铁上海南站设在铁路上海南站的地面层、地下一层、二层和三层。其中，3号线站台位于地面，与铁路上海南站的站台一致，但彼此之间无法互通；1号线、3号线和15号线的站厅均位于地下一层，其中1号线与3号线站厅位于铁路站房的两侧，需由地下通道连接，15号线站厅则位于柳州路下方，与1号线站厅通过地下通道连接。1号线站台设于地下二层[2]，15号线站台则位于地下三层。
1号线站厅位于铁路上海南站的北侧地下一层，呈东北-西南方向布置。其中收费区位于站厅南侧，设有三块进站区域和四块出站区域[2]，设有连接三号线站厅的换乘通道。站厅非付费区内设有便利店、快餐店等商业设施。
1号线站厅设有3组楼梯通往位于地下二层的1号线站台；同时还设有两组升降电梯：其中一组连接站台和付费区，属于自助操作；另一组连接站台、站厅非付费区和6号口地面，使用时需联系工作人员[2]。站台为岛式站台，往富锦路方向站台末端设有卫生间。
站台后端为梅陇车辆段入库线（早晚高峰时部分列车在此站清客回库）
3号线站厅位于铁路上海南站的南侧地下一层，呈东北-西南方向布置。3号线站厅设有两个收费区：其中一个位于站厅南侧，靠近2、3号口，设有一组通往站台的楼梯；另一个站厅位于站厅北侧，靠近1号口，内设连接1号线站厅的换乘通道，设有两组通往站台的楼梯。3号线站厅非付费区设有无障碍电梯连接站台，使用时需联系工作人员[2]。
3号线站台位于地面，与国铁上海南站股道平行。上海南站站为3号线的终点站，列车到站后需进行清客，待列车在前方折返线完成折返后再进行上客。
15号线站厅位于北广场西北侧万科商业地下，与商业下沉式广场全连通。车站以海水蓝为主题色，站厅和站台吊顶均采为弧形以提高空间感[3]。
上海南站站共有10个出口，其中1-3号口连通3号线站厅，4-7号口连通1号线站厅，8-10号口连通15号线站厅，3-6、8-9号口均位于地下一层。客流高峰期，靠近铁路上海南站的4号口与5号口会设置为单向进站使用以防止客流对冲。各出入口如下所示：