茂陵形制，是汉兴厚葬的典型。
一是梓宫。茂陵的梓宫，是五棺二椁，五层棺木，是放在墓穴后部椁室正中的棺床上。墓室后半部是一椁室，它有两层，内层以扁平立木叠成“冂”形，南面是缺口;外层是黄肠题凑。其五棺所用木料，是楸、檫和楠木，三种木料，质地坚细，均耐潮湿，防腐朽性强。
二是黄肠题凑。所谓“黄肠题凑”，“以柏木黄心，致累棺外，故曰黄肠。木头皆内向，故曰题凑”。据史籍载：天子死后，所作黄肠题凑，表面打磨光滑，颇费人工，要由长90厘米，高宽各10厘米的黄肠木15880根堆叠而成。
三是便房。梓宫的四周，设有四道羡门，设有便房。便房的作用和目的，是“藏中便坐也”。简单地说，便房是模仿活人居住和宴飨之所，将其生前认为最珍贵的物品与死者一起殉葬于墓中，以便在幽冥中享用。
四是地宫。茂陵这座“金字塔”在高大的夯土封冢之下，是它的核心建筑——地宫，成为“方中”。张汤调任茂陵尉，他亲自抓的一项具体工程就是“方中”建设。方中内部丰富多彩。
主陵形制
茂陵高46.5米，顶端东西长39.25米，南北宽40.60米。底边长：东边243米，西边238米，南边239米，北边234米。据《关中记》载：“汉诸陵皆高12丈，方120步，惟茂陵高14丈，方140步。”
上述与今测量数字基本相符。总占地面积计为56878.25平方米，封土体积848592.92立方米。陵园四周呈方形，平顶，上小下大，形如覆斗，显得庄严稳重。
陪葬墓群
茂陵陪葬墓和其他汉陵的陪葬墓的奇异之处在于都有“象征”的说法和意义，例如卫青墓、霍去病墓、李夫人墓等。
霍去病墓
“为冢象祁连山”。元狩六年(前120xx年)，24岁的大司马骠骑将军霍去病去世，谥号景桓侯。汉武帝对霍去病的死非常悲伤，他调来玄甲军，列成阵沿长安一直排到茂陵霍去病墓地。其冢象“祁连山”，以表彰他的不朽功勋。霍去病墓底部南北长101.50米，东西宽73米。顶部南北长15米，东西宽8米，占地面积5841.33平方米，封土体积62961.24立方米。墓冢上下，墓地周围，乱石嶙峋，苍松翠柏，荫蔽墓身，一派山林幽深景象。墓南、北面东西两角，各有回栏曲径，通向墓顶，成为国家首批“AAAA”级旅游景区。
卫青墓
“为冢象庐山(阴山)”。卫青是霍去病的舅舅，为汉武时大司马大将军，七击匈奴，在阴山脚下驰骋，收复了河套地区，立下汗马功劳。卫青虽然战功显赫，权倾朝野，但从不结党。他对士卒体恤较多，能与将士同甘苦。元封五年(前120xx年)，卫青去世，谥号烈侯，陪葬茂陵，紧邻外甥霍去病墓“为冢象庐山(阴山)”。
卫青墓底部东边边长113.5米，南边边长90米，北边边长67.6米，西边边长62米，高24.72米，占地面积8064.55平方米，体积94412立方米。西北角凹进一部分，而西南角凸出一部分，遥望如一小山，南面坡陡，北面坡长缓，中腰有平台。
李夫人墓
史称英陵。皇后卫子夫因巫蛊之祸无法入葬茂陵，汉昭帝之母钩弋也获罪下葬甘泉宫，汉武帝去世后，大将军大司马长平侯霍光追封了李夫人为皇后。汉书载李夫人以皇后之礼下葬。
墓冢高大，状如磨盘，上小下大，中间有一道环线，俗称磨子陵。陵墓外形腰部有一环周两层台阶，当地人称其为“磨子陵”，亦名“英陵”。
经实测，该墓封土底部东长127米，西长127.7米，南宽108.3米，北宽102.5米，高23.99米。方形，上小底大，封土体积为15万立方米，占地面积13495.60平方米。在距墓顶13米处内收成台，台东西两边各宽3.5米，南北两边各宽4.5米。在陪葬墓中李夫人陵墓最大。《磨子陵的传说》是一个向善而动人的民间故事。李夫人美丽到“倾城倾国”，但她红颜薄命，早逝。汉武帝为其作长赋《伤悼李夫人赋》：“呜呼哀哉，想魂灵兮!”