木塔的塔基由石料砌成，僅深入地下部分就達2米，總厚度更是超過6.4米，相當於3—4個人的身高。塔基的地上部分分為上下兩層，上層為八邊形、下層為正方形，四面再各伸出月臺，形成一個穩定的大十字結構，塔基表面預留若干柱礎，用於承接木柱。

32根木柱分為3圈，被放置在柱礎之上，形成了一張八角形的柱網，柱子最高可達9米。柱與柱之間再透過“枋”“梁”橫向互連，從建築正上方俯視，它們共同構成了一個“筒體”，大大提高了建築的穩定性。除此之外，柱網外圍還砌以2米厚的土牆，土牆將木柱緊緊包裹，使之更加堅固。

應縣木塔共使用斗栱54種、480朵，為中國現存古建築之最。斗栱由多個小型木塊鋪疊而成，可以承上啟下，連線各層柱、梁、枋，也可以懸挑屋簷。當大風、地震來臨時，斗栱就像一個可松可緊的彈簧，可以吸收動能，保護主體結構不受侵害。

此外，應縣木塔的每一層都有由支撐木構成的環狀結構，該結構被屋簷遮擋，從外部無法看出，形成暗層。4個暗層有如4道金箍，可以有效約束塔身，防止位移變形。或許正是因為這樣的結構才使得應縣木塔扛住了地震的巨大沖擊。