Каркас зимнего сада должен быть достаточно прочным для того, чтобы стабильно выдерживать вес тяжёлого остекления. К тому же он должен обладать высокими теплоизоляционными качествами и быть простым в обслуживании. Например, каркас зимнего сада может быть полностью выполнен из ПВХ, стали или алюминия. Специализированные алюминиевые профили, применяемые в изготовлении зимних садов, имеют высокие прочностные характеристики, позволяющие использовать их в качестве несущих элементов конструкции. Стальные несущие конструкции не только значительно увеличивают прочностные характеристики, но и придают всему строению зимнего сада современный вид. Но…
Российский климат достаточно суров для конструкций из ПВХ; алюминий — лёгкий, жёсткий и превосходящий по прочности пластик, но довольно дорогой материал… Поскольку все материалы имеют свои плюсы и минусы, современные системы часто бывают комбинированными. Для каркаса в этом случае используют конструкции из двух-трёх взаимодополняющих материалов: алюминия в сочетании с пластиком, пластика со сталью, древесины с алюминием: пластиковые профили для усиления дополняют стальными вставками и стержнями; в алюминиевых системах в декоративных целях применяют накладки из ПВХ; и для алюминиевых, и для пластиковых зимних садов с большими пролётами применяют внутренние стяжки из особопрочной стали, создающие дополнительные связи внутри конструкции. Для обеспечения максимальной теплозащиты и водонепроницаемости используются герметики.
Особое внимание уделяется прозрачным кровлям. Крыша — наиболее важный и сложный элемент зимнего сада, к ней предъявляются более высокие требования: прочность и безопасность. Для остекления крыши сегодня используется два материала: стекло и поликарбонат. В отличие от вертикального остекления, где в качестве заполнения применяются стандартные стеклопакеты, прозрачные кровли зимних садов остекляются только стеклопакетами с "безопасным" стеклом, таким как триплекс или закалённое. Поликарбонат — более безопасный упругий материал, способный отталкивать небольшие предметы, которые могут упасть на крышу, но он рассеивает свет.