Il Forte Marghera è un classico esempio di fortificazione alla moderna. Esteso su una superficie di 48 ettari, è costruito a cavallo del Canal Salso, che ora lo aggira principalmente sul lato occidentale ed lo circonda e attraversa con una serie di canali navigabili. l nucleo centrale del forte, ha pianta pentagonale con quattro bastioni. Sul lato direzione di Venezia, vi è la darsena-porticciolo a pianta ovale e destinata a garantire i collegamenti ed i rifornimenti con Venezia. L'accesso da terra avveniva invece dalla parte frontale, in direzione di Mestre. Qui, in prossimità del porticciolo, si trovano due casermette a due piani di età francese (1805-1814): realizzate in pietra d'Istria e con copertura anti-esplosione, erano concepite per l'alloggiamento delle truppe (con una capacità di 150-200 uomini ciascuna), ma anche alla protezione di un'eventuale evacuazione, fungendo da estremo baluardo. Sempre nel corpo centrale, dietro ai bastioni frontali, si trovano anche due polveriere: hanno tetto a prova di bomba e rifiniture in pietra d'Istria, risalgono una al periodo francese e l'altra a quello austriaco.
All'esterno del corpo centrale sorgono i quattro bastioni difensivi di costruzione francese, affiancati lateralmente da due controguardie. Il complesso è circondato da un doppio fossato collegato al Canal Salso che separa il corpo centrale dai bastioni esterni e questi dalla campagna. Distaccate dal corpo centrale, in direzione di Mestre, sul lato nord-occidentale, sono poi tre lunette pensate per aumentare la capacità difensiva del forte. Vi sono poi numerosi altri edifici secondari risalenti al XX secolo e destinati a magazzini e alloggiamenti. Nella cinta esterna è inglobato anche l'unico manufatto superstite del borgo originario di Marghera: tre arcate di un ponte cinquecentesco ora sovrastate da un edificio. In corrispondenza di ciascun bastione si trova una polveriera ed una casermetta, queste ultime realizzate in epoca italiana, attorno agli anni ottanta dell'Ottocento. Le mura delle casermette sono molto spesse e arrotondate sul lato esterno, con feritoie per l'artiglieria. In corrispondenza di una di esse, che ora ospita il Museo dell'Artiglieria, si trova il piccolo cimitero che raccoglie i caduti dell'assedio del 1849.