二滩工程采用双曲拱坝，由于河谷狭窄、水头高、流量大，因此泄洪消能设施成为二滩水电站枢纽中的重要组成部分。二滩泄洪建筑物按千年一遇洪水流量20600立方米/秒设计，5000年一遇的洪水流量23900立方米/秒校核。
大坝为混凝土双曲拱坝，为使坝体应力分布均匀，坝肩推力更偏向山体，有利于坝身稳定，水平拱圈为二次抛物线，拱冠梁的上游面为三次多项式曲线。坝顶高程1205米，顶部厚度11米，拱冠梁底部厚度55.74米，拱端最大厚度58.51米，厚度比0.232，拱圈最大中心角91.49°，上游面最大倒悬度0.18。坝顶弧长775米。坝体混凝土量400万立方米。
泄洪表孔设于拱坝坝顶中央，***7孔，每孔宽11米，高11.5米，堰顶高程1188.5米，装设弧形闸门。采用相邻大差动30°与20°的俯角跌坎，跌坎上设分流齿坎消能工。泄水中孔***6孔，布置在拱坝坝体中。为使水舌能与表孔水舌有较大碰撞角，中孔体型呈上翘形。出口高程1120米，孔口断面为方形，尺寸为6米×5米。为避免水流径向集中，中孔在平面上实行压力偏转，并用30°、17°、10°三组不同挑角将水舌在横向和纵向散开，以避免水舌重叠而加深对下游的冲刷。
两条泄洪洞布置在右岸，采用短进水口龙抬头式直线布置，隧洞为方形断面明流洞，尺寸13米×13.5米（宽×高）。进口底部高程1163米。1号洞长866.53米，2号洞长1197.33米。两洞直坡段底坡分别为7.9%和7%，龙抬头段集中落差为70米，洞内最大流速约45米/秒。为了防止高速水流发生空蚀破坏，分别在这两条泄洪洞各设5个和7个掺气设施。掺气设施为一种U型槽式挑坎的新型掺气设施。3套泄洪设施的泄流能力均能单独泄放常年遇到的洪水。大洪水时3套泄洪设施联合泄洪，表、中孔水舌上下碰撞，分散消能。
下游设置水垫塘和二道坝作为防冲保护措施。二道坝轴线距拱坝线330米，坝顶高1010米（河床）～1017米（两岸）。水垫塘用钢筋混凝土保护，底板高程980米，长354.14米。当枯水期检修时，只需将二道坝临时加高4～6米，可保证水垫塘有半年多的检修期。
二滩坝址具有修建高混凝土双典拱坝的良好地形和地质条件。初步设计审定的双曲拱坝拱冠梁底宽
70.34米，坝体混凝土量474.2万立方米；经优化设计后，最后采用的混凝土双曲拱坝拱冠梁底部最大宽度减为55.74米，坝体混凝土量减为424.2万立方米，比初步设计节约混凝土50 万立方米。
优化后的双曲拱坝坝高240米，拱冠顶部宽度11米，拱冠梁底部宽度55.74米，拱端最大宽度58.51米，拱圈最大中心角91.5°，坝顶弧长774.69米。
二滩拱坝采用抛物线形双曲拱坝，使接近岸坡拱的曲率减小而趋扁平化，以加大拱推力与岸坡的夹角，增加坝肩稳定。为使应力分布均匀，减小拱坝断面，纵向采用高次曲线，加大纵向曲率，上游面最大倒悬度控制在0.18。由于河流两岸地形不完全对称，左半拱和右半拱采用不同曲率半径，顶拱中心线曲率半径在349.19米～981.15米范围。
为泄洪和降低库水位需要，坝体分3层开孔：7个表孔、6个中孔和4个放水底孔，另外由于后期导流需要，在大坝底部设置4个导流底孔，在二期导流结束后予以封堵。为了尽量减小坝体施工的复杂性，二滩拱坝坝内仅布置了4层廊道，以满足大坝监测、灌浆、排水、交通等需要。
大坝帷幕中心线近似平行坝轴线，左岸在不同高程分别深入拱座山体内，然后折向上游与地下厂房防渗帷幕连成一体。右岸从坝头折向上游与泄洪洞防渗帷幕连成一体。帷幕灌浆在基础廊道和灌浆平洞内施工。左岸 1091.7米高程以上，右岸1115米高程以上帷幕采用单排，要求透水量小于3Lu；上述高程以下，帷幕采用双排，要求透水量小于1Lu。主帷幕最大 深度为105米。
拱坝分39个坝段，有19个主要接缝灌浆区，在1145米高程以下每个灌区高度为12米，1145米高程以上每灌区高度为15米。大坝不设纵缝，横缝采用球面键槽，球面键槽模板直径80cm，深15cm，与常规剪力键模板相比，结构简单，施工方便。大坝横缝灌浆系统采用预留水平灌浆槽和预埋连接在灌浆槽上的灌浆钢管组成。灌浆槽分设在灌区底部和顶部，分别连 接进浆管和出浆管，采用此系统施工方便，保证了灌浆质量。 二滩水电站泄洪消能建筑物经试验优化，确定以坝体表、中孔和右岸的两条泄洪洞3套泄洪设施组成的泄洪方案，该方案主要特点是：
⑴3套泄洪设施泄流能力接近，均能单独宣泄50%概率的常年洪水，因此运行灵活可靠，大洪水时3套泄洪设施联合泄洪，表、中孔水舌 上、下交汇碰撞，分散水流；
⑵3套泄洪设施单独运行时，沿河道纵向分为3个消能区，每个消能区下泄功率大致相近，降低了下游消能的难度；
⑶3套泄洪建筑物的出流末端均采用不同的消能工，扩散水流充分掺合，以减小对下游的冲刷。
表孔沿拱坝顶部呈径向布置，每孔尺寸分别为11米×l1.5米（宽×高），堰顶高程1188.5米，采用水流自由跌落，下游水垫塘形成深水垫扩散消能。出口形式最初曾就连续式、差动式、及大差动俯角跌坎加分流齿坎3种鼻坎形式作比较，最后选用大差动俯角跌坎加分流 齿坎方案。通过进一步优化，大差动坝面的俯角，单号孔采用一30°，双号孔采用一20°；中间5个表孔每孔设置两个紧靠闸墩的分流齿坎，1号、7号两个边孔只设一个靠直边墙的分流齿坎，分流齿坎进一步增大了表孔的水流纵向分散，降低了水垫塘的冲击动压，也减小了对水垫塘边坡的冲击动压。表孔中间6个闸墩首部宽11米，尾部宽度为2米，增加了水流横向扩散，1号、7号的边墩采用不扩散的直线型，以防扩散后冲击岸坡。7个表孔在设计洪水位时泄量为6260立方米/秒，校核洪水时泄量达9500立方米/秒。
中孔***6孔，布置在表孔闸墩下方，其孔口尺寸为6米×5米（宽×高），采用压力平弯、上翘、扩散型短管，出口底高程1120米～1122米，出口采用挑流。为分散水流，避免径向布置水流集中的影响，设计中将中孔按（1号、6号）、（2号、5号）、（3号、4号）分为3组布置，各组分别采用10°、17°和30°三种不同底面挑角，平面上分别偏转1、2和3偏转角，以便克服水流向心集中的现象；每孔出口平面扩散角孔内为2，明流段5。整个中孔孔内及出口闸墩均以钢材支护。中孔在设计洪水时的泄流量为6930立方米/秒。校核流量时的泄流量为 6950立方米/秒。
1号和2号泄洪洞
均布置在河谷右岸，采用浅水式短进水口龙抬头明流泄洪洞，出口采用挑流消能。两洞进口位于大坝右岸上游二滩沟，进口底高程1163米，出口高程1040米。两洞呈直线平行布置，洞的中心距离40米，l号洞全长922米，2号洞全长1269.01米，洞身纵坡分别为7.9%和7%，隧洞断面采用圆拱直墙形式，尺寸13 米×13.5米（宽×高），龙抬头段集中落差为70余米，洞内最大流速约45米/秒。为防止高速水流发生空蚀破坏，分别在1号、2号泄洪洞各设置5个和7个掺气设施。由于二滩泄洪洞洞身长，单宽流量大，底坡小，掺气设施采用一种U形槽式挑坎的新型掺气设施，不但保持了常规挑坎的优点，又利用了U槽的顶冲水舌，将坎下空腔的回水带走，以形成稳定的空腔，满足了通气要求。两条泄洪洞的总泄洪能力，按设计洪水，校核洪水相应泄量分别为7400立方米/秒和7600立方米/秒，约占枢纽设计和校核流量的1/3。
消能防冲建筑物
二滩工程拱坝下游的消能防冲建筑物包括水垫塘和二道坝及二道坝下游护坦。水垫塘全长300米，采用复式梯形断面，底宽40米，底板顶高程980米，底板分块尺寸为9米×9米，底板厚度3米～5米，边墙顶高1032米。水垫塘底板和边墙护坦板块周边设止水，同时在板缝下设排水廊 道和排水暗沟，水垫塘和二道坝相互构成独立于大坝的排水系统，并在水垫塘左岸设深井水泵房，用专用水泵抽排来自水垫塘和二道坝的渗水。
重力坝
二道坝坝型为重力坝，溢流段坝顶高程1012米，最大坝高35米，上游坡采用1:1.67；下游
坡采用1:1.25，坝顶平台宽度6.5米；坝内下游侧设灌浆廊道及排水廊道，布置了一道灌浆帷幕和两道排水幕，以降低二道坝及水垫塘底板的扬压力。 二滩水电站引水发电系统由进水口，压力管道，主厂房、主变压器洞室，尾水调压室、尾水洞及地面开关站组成。整个系统布置在左岸坝肩。
进水口在左坝肩上游，采用塔式进水口，进口底高程1128米，塔顶部高程1207米。6根压力管道的进口连成一长条形，进口中心间距281米，总长170米，每一个进口之间设置永久缝。采用单元式引水，6根压力管道在平面上布置成直线形，管道轴线与厂房轴线成65°斜交。
引水压力管道直径9米，每根压力管道由上平段，竖井及下平段组成，竖井高130米，由于进水塔轴线与主厂房轴线有一夹角，6根上平段长度不同，最长的119.2米，最短的60.27米，下平段长49米。上平段、竖井段采用钢筋混凝土衬砌，自下弯段起点开始至下平段终点为压力钢管。 由厂房、主变压器室、尾水调压室三大洞室及压力管道、尾水管、尾水洞、母线洞、交通洞、通风洞、排水洞（廊道）、进风竖井、排风竖井、电梯竖井、电缆斜井等组成庞大洞室群。
二滩地下厂房
二滩水电站由于机组及主变压器尺寸大，形成了由地下主厂房、主变压器室和尾水调压
室组成的三大平行的地下洞室，其尺寸分别为：
地下厂房：280.29米×25.5米×65.38米（长×宽 ×高）；地下洞室开挖量370万立方米；
主变压器室：199 米×17.4米×24.9米（长×宽×高）；
尾水调压室分2室：1号室92.9米×19.5米×69.6米（长×宽×高），2号室92.9米×19.5米×59.6米（长×宽×高）。
洞室净间距：主厂房与主变室为35米；
主变压器室与尾水调压室为30米。
设两条尾水洞，其中2号尾水洞 部分利用了左岸导流隧洞。1号尾水洞全长881.88米，断面为圆拱直墙形，断面尺寸为16.5米 ×16.5米（宽×高）；2号尾水洞桩号TTO+214.97米前断面同1号洞，桩号TTO+214.97米后利 用导流洞，断面为17.5米×23米（宽×高），均采用钢筋混凝土衬护。
主变室升压后的550kV电流由18根干式电缆经电缆斜井升至地面开关站，电缆斜井断面为6.5米×4.8米（宽×高），斜井与水平的夹角为37°58,20。500kV开关站占地60米×20米（长×宽），内装SF。气体绝缘组合电气。 过木建筑物采用纵向过木机道，过木机道布置在左岸，过木机洞全长2450m，采用直墙圆拱断面，断面尺寸为17米×6.74米（宽×高），设计年过木量110万立方米，机械部分分两期建设，第一期装1条运输线，年过木量40万立方米～60万立方米。入库的木材由拖木船拖至坝前2 km附近作业区，再由推木船推至过木机道进口，由人工形成的流速将木材送至滚筒机传送带，进入隧洞后由皮带机送至三滩沟下游，经钢滑槽滑入河道。进口滚动传送带的浮筒由限位墩固定位置，工作水位在25m范围的深度内变化。