El disseny estructural dels hivernacles sol incloure sostres, parets, finestres i altres parts, que tenen diferents papers en l'emmagatzematge de calor. El sostre està fet generalment de materials transparents o translúcids, com ara vidre o film plàstic, per permetre que entri més llum solar a l'hivernacle. Les parets estan fetes de materials amb un bon rendiment d'aïllament tèrmic, com formigó, maons o plaques aïllants, per reduir les pèrdues de calor. El disseny de les finestres ha de tenir en compte l'equilibri entre la ventilació i l'aïllament, per tal d'ajustar la temperatura i la humitat de l'hivernacle quan sigui necessari.
Pel que fa a la selecció de materials, els hivernacles solen utilitzar materials amb una alta absorció de calor i un bon rendiment d'aïllament tèrmic. Per exemple, el material de la paret pot triar formigó o maons amb una bona capacitat d'emmagatzematge de calor, per absorbir la llum solar i emmagatzemar calor durant el dia, i alliberar calor a la nit per mantenir la temperatura a l'hivernacle. A més, alguns materials nous, com els materials de canvi de fase, també s'utilitzen als hivernacles, que poden absorbir o alliberar calor quan canvia la temperatura, millorant encara més el rendiment d'aïllament tèrmic de l'hivernacle.
