Seni bina dan reka bentuk bangunan Burj Dubai dibuat oleh Skidmore, Owings dan Merrill yang juga telah merekabentuk bangunan Menara Willis di Chicago dan Freedom Tower di New York City. Bangunan ini hampir menyamai wawasan Frank Lloyd Wright untuk bangunan Illinois di Chicago.

Reka bentuk Burj Dubai berasaskan seni bina Islam dengan tiga lobus tapak bangunan yang menyerupai bunga padang pasir. Menara ini terdiri dari tiga unsur yang membentuk gelendung utama. Pelan lantai berbentuk 'Y' yang menghadap Teluk Parsi. Ia juga berbentuk kubah bawang iaitu seni bina utama dalam Islam.

Bahagian luar disadur dengan aluminium dan tekstur keluli tahan karat dengan jarak panel menegak berbentuk tiub sirip keluli tahan karat. Sistem lapisan direka agar tahan suhu panas melampau di Dubai.

Bahagian dalaman dihiasi oleh pakar lanskap Georgio Armani. Hotel Armani mengambil 37 tingkat. Tingkat 45 hingga tingkat 700 akan menjadi apartmen persendirian bermula tingkat 64. Semua apartmen ini telah habis dijual dalam tempoh hanya 8 jam ketika mula dijual. Pejabat korporat diuntukkan pada tingkat 123 dan tingkat 124. Kolam renang juga disediakan pada tingkat 78.

Burj Dubai mempunyai sistem lif yang paling laju di dunia iaitu 18 meter sesaat, mengatasi bangunan Taipei 101 yang mempunyai sistem lif dengan kelajuan 16.83 meter sesaat. Ia menggunakan sistem lif berangkai yang dipanggil double decker elevator.

Jurutera menyatakan bangunan ini kukuh dari gegaran 120 darjah dan mampu menahan rempuhan angin ribut, taufan dan pelbagai bencana alam. Mereka telah mengambilkira faktor gempa bumi yang berlaku di wilayah Bam, Iran dan Teluk Parsi pada tahun 2004. Kedalaman pula 50 meter ke dalam tanah.