La progettazione strutturale delle serre comprende solitamente tetti, pareti, finestre e altre parti, che svolgono ruoli diversi nell'immagazzinare il calore. Il tetto è generalmente realizzato con materiali trasparenti o traslucidi, come vetro o pellicola di plastica, per consentire l'ingresso di più luce solare nella serra. Le pareti sono realizzate con materiali con buone prestazioni di isolamento termico, come cemento, mattoni o pannelli isolanti, per ridurre la perdita di calore. La progettazione delle finestre dovrebbe considerare l'equilibrio tra ventilazione e isolamento, in modo da regolare la temperatura e l'umidità nella serra quando necessario.
In termini di selezione dei materiali, le serre utilizzano solitamente materiali con elevato assorbimento di calore e buone prestazioni di isolamento termico. Ad esempio, il materiale delle pareti può scegliere cemento o mattoni con una buona capacità di accumulo di calore, in modo da assorbire la luce solare e immagazzinare calore durante il giorno, e rilasciarlo di notte per mantenere la temperatura nella serra. Inoltre, nelle serre vengono utilizzati anche alcuni nuovi materiali, come i materiali a cambiamento di fase, che possono assorbire o rilasciare calore quando la temperatura cambia, migliorando ulteriormente le prestazioni di isolamento termico della serra.
