本站與站位北側(cè)已經(jīng)建成的城鐵13號線東直門站緊鄰，與站位西側(cè)地鐵2號線東直門站相鄰（詳見圖1.1機場線東直門站交通位置圖）。機場線東直門站是機場線的起點站，與地鐵2號線東直門站、城鐵13號線東直門站換乘。車站外包尺寸長×寬×高為190.98×22.44×25.36米，側(cè)式站臺寬6米，有效站臺長80米，總建筑面積10652平米。
由于車站設(shè)計預留從地鐵2號線下向西延伸條件，所以軌面埋深達26.2米，基坑深度近28米，B段結(jié)構(gòu)距城鐵車站外皮2米，覆土厚2.5～1.2米。
受站位附近道路交通、建筑物、地下管線以及地下構(gòu)筑物的控制，本站結(jié)構(gòu)形式較為復雜，車站主體結(jié)構(gòu)由4段獨立結(jié)構(gòu)組成，自西向東依次為西側(cè)單層暗挖雙聯(lián)拱段（A段，結(jié)構(gòu)長34.20m，最大跨度18.74m）、西側(cè)明挖段（B段，四層雙跨矩形框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)長57.70m,寬22.24m）、過折返線段（C段，折返線上明挖單層雙跨結(jié)構(gòu)，寬16.82m，高6.2m；折返線下為暗挖平頂直墻結(jié)構(gòu)，寬12.3m，高10.71m）及東側(cè)明挖段（D段，五層三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)長33.25m，寬22.44m），主體結(jié)構(gòu)總長156m。
附屬結(jié)構(gòu)包括：最西側(cè)安全線（暗挖單跨單拱結(jié)構(gòu)，長34.73m，最大跨度12.3m），一座施工豎井及暗挖通道（豎井長7.8m，寬6.8m，深31.482m；通道長27.11m，寬5.8m，高13.745m）及由通道向南暗挖一個通道用做設(shè)備用房(長13.76m，寬5.50m，高7.20m)，一個暗挖換乘通道與現(xiàn)有換乘方廳相連通（L型，長23.547m+13.176m，寬6.8m），一個換乘通道與現(xiàn)有過街通道相連通，一個暗挖換乘通道與城鐵和方廳聯(lián)絡(luò)通道相連通，一個無障礙垂直電梯直通地面，車站向北與城鐵地下一層換乘大廳及東華廣場地下一層留兩個換乘通道，三座風亭、三個疏散口直通地面，一個出入口直通地面。