在技术方面，屋顶绿化系统一般由基质层、过滤层、蓄排水盘、保湿毯、隔根层、隔热层和防水层等组成。基质层的土壤不适宜用密实度大且较重的自然土壤，应当选用具有良好的稳定性，不易受风力和水力侵蚀的较轻混合型土质，比如腐殖土加入陶粒、火山岩土壤等。原则上都是使用轻质的人工基质加入一些直径在5―8毫米左右的轻质颗粒物，目的就是增加基质层中的空隙率，加快水的渗透速度，同时减轻荷载。
屋顶绿化的蓄排水系统极为重要。设置完善的排水系统，除了溢水孔、天沟外，还应设置出水口、排水管道等，满足日常排水及暴雨时排水的需要，并做好定期清洁、疏淘工作。德国目前广泛使用的是塑料制品的蓄排水系统，其优点在于排水迅速，在屋面上不会形成积水或地表径流，有利于植物生长的同时，也减小了排水层厚度和重量，减轻了屋顶荷载。
对屋顶绿化植物根系的阻拦是一个极为重要的技术关和安全关。顽强的草类植物具有相当发达的根系，并且穿透力较强，对防水层及结构层的破坏不亚于灌木和乔木。在建筑物的结构层上进行园林建设时，就必须引导和限制植物根系的生长，防止植物根穿透防水层而造成防水功能失效，而且如果没有阻拦植物根系措施，屋面所种植物的根系会扎入屋面结构层而造成结构破坏，将会危及整个建筑物的使用安全。因此，植物根系阻拦层的设计施工对于屋顶绿化建设至关重要，如果疏忽马虎将会造成因小失大的严重后果。
此外，由于排水、蓄水、过滤等功能的需要，防水层一般处于最下面一层。一旦防水层被穿透而进行维修，将导致其他各层被同时翻起，增加维修费用。
除了材料和设备技术层面上的问题，还要根据地区差异因地制宜的将降雨量等元素考虑进设计施工当中，同时要综合屋顶排水量及汇水面积和蓄排水产品的排水量进行计算，检验屋顶排水系统是否能够承受暴雨的考验，因为暴雨是对屋顶绿化系统的最大考验，而优秀的蓄水能力可以减小暴雨对屋面排水系统的巨大压力，同时还可以储存一部分水分作为植物的养分。
屋顶绿化区域地面路径的设计也颇有学问。弯弯曲曲的路径将把整个屋顶面分割成若干大小不等的片区。路径的路基可由砖砌成，并设暗孔排水。在路基上蜿蜒铺贴鹅卵石，可使小路呈曲径通幽的景观。此外，为了使屋顶面的落水管、排水管等与园林气氛相协调，可用假山、雕塑等人造景观将其隐藏起来。