車站結構
車站總建築面積達7.8558萬平方米，相當於2.3個公園前站、3.3個楊箕站，是廣州捷運已建或在建車站中目前為止規模最大的捷運站。
車站樓層
本站共有三層。地面為黃埔大道、天府路-員村二橫路、天河公園及附近建築、地下一層為站廳，設有票務設施，客務中心及商店。地下二層為11號線及21號線月台，地下三層為預留13號線月台。
站台
初期21號線開通車站使用時，11和21號線車站為地下二層的雙島式站台，位於天河公園西側地底，鄰近天府路。21號線先使用外側兩條路軌運營，而內側兩條路軌則供備用列車停放。同時站台北端設兩條聯絡11號線的單渡線，以及一條供21號線列車調度的單渡線，南端21號線設交叉渡線供列車折返。
13號線則在地下三層預留一組西班牙式月台，位於天河公園南側地底，鄰近黃埔大道。
11號線和13號線的聯絡線亦設於本站東北象限處。
未來發展
未來待11號線和13號線二期開通，本站三條路線的月台安排將會作出變更。
11號線啟用後，外側兩條路軌歸還11號線進行運營。而21號線將改用地下二層內側兩條路軌，並以本站為終點站。
而在13號線二期啟用後，地下三層的預留月台亦會啟用。
歷史
在天河公園站選址的前期論證中，多個方案曾因對交通和市民影響較大而被捷運公司棄用。捷運公司曾考慮過將車站設定於天府路上，但除占用四條車道加兩條人行道外，還要拆除天河區政府、南洋冠盛酒店、廣昌樓、新力加油站共20萬平方米的面積；而如果把車站設定於黃埔大道南側員村二橫路上，則需要完全占用員村二橫路，同時還要拆除周邊東璟花園、員村新村、員村工人文化宮。雖然上述兩個方案不會影響天河公園，但將在長達3年的施工期間，對周邊道路、經營和市民生活出行造成極為嚴重的影響。
為了最大限度降低對周邊的影響，決定將天河公園站設定在天河公園內，並儘量選擇將站址放在公園人流相對小的西南角。根據最終方案，捷運施工借用天河公園用地共8.0454萬平方米，主要用於天河公園站、【天河公園站-棠東站】區間的隧道結構施工，以及施工所需的設備擺放和加工場地。捷運公司解釋稱："雖然占用公園用地會導致市民鍛鍊和休閒的空間有所縮減，但相比於大規模占道和拆遷的方案，此舉可最大限度保障市民出行和居住不受過多影響。在如此複雜的市中心區域內建捷運，占用天河公園部分用地，是現實環境下經過多番論證後的最佳選擇。"
