В процессе эксплуатации была произведена перестройка вестибюля. Первоначальный проект предусматривал прозрачный куб станции. При постройке касс нижний ярус стёкол был заложен декоративным камнем, что изменило впечатление от посещения станции.

Две станции этого участка — «Площадь Мужества» и «Политехническая» — впервые в практике строительства подземных трасс глубокого заложения были выполнены односводчатыми: каждая из них перекрыта сводом пролётом более 18 метров, переброшенным над обоими путями и платформой, расположенной посередине. Смелая конструкция обусловила и особую выразительность архитектурного решения. Станции, проектировавшиеся под руководством Л. Л. Шретера и С. Б. Сперанского, примечательны не только своими размерами, но и гармоничными пропорциями, цельностью, монолитностью пространства, четкостью ритмического рисунка.

Наклонный ход (выход со станции), содержащий три эскалатора, расположен в южном торце станции; в 2016 г. светильники наклонного хода были заменены со «световых столбиков» на «факелы». Коридор между эскалаторным залом и платформой освещается «офисными» трёхламповыми светильниками.

После ремонта 2009 года первоначальное архитектурное оформление станции утрачено. Травертин заменён на керамогранит, анодированный алюминий — на крашеные панели по типу сайдинга.

Севернее станции находятся два ответвления без рельс, которые через 20-30 метров заканчиваются тупиками и используются в качестве кладовых служб метрополитена. Эти тоннели ответвляются вбок от главных путей.

Эти ответвления являются заделом под строительство ответвления в посёлок Бугры с промежуточными станциями «Сосновка» на пересечении Светлановского и Северного проспектов и «Проспект Культуры» на пересечении проспектов Культуры и Просвещения.

На станции проходили съёмки эпизода фильма «Дневной дозор» (2005 г., реж. тимур Бекмамбетов).

В 2003 г. фирма «Торговый двор» предложила метрополитену построить над станцией метро (её площадь 800 кв. метров) комплекс площадью 18 тыс. кв. метров. Тогда проект не был реализован. В 2004 г. охранная зона федеральных памятников – главного здания Политехнического института и Покровской церкви – была сокращена. И летом 2007 г. на торгах некий «Триумф-плюс» получил право на инвестиционный проект на участке площадью 8 тыс. кв. метров. Одновременно из инвестиционных условий исчезло обязательство построить подземный переход через Политехническую улицу. Позже прокуратура указала метрополитену, что дополнительные 2,4 тысячи метров земли выделены незаконно.

Группа петербуржцев, среди которых студенты и преподаватели Политеха и настоятель Покровской церкви, обратились с открытым письмом к Валентине Матвиенко. Они убеждены, что огромное здание полностью изменит исторический ландшафт, ухудшит транспортную и гидрологическую ситуацию около станции метро «Политехническая».

Существующий павильон станции метро «Политехническая», одним из авторов которого является архитектор Сергей Сперанский, может в ближайшем будущем исчезнуть. Вместо него предлагается поставить 5-этажный «многофункциональный комплекс общественного значения» высотой 24,9 метра.

20 мая 2020 г.