枢纽主要建筑物包括混凝土重力坝、坝后式厂房、泄洪建筑物。

枢纽布置十分紧凑。大坝为高混凝土重力坝，最大坝高215m，坝顶长292.5m。大坝体积335万立方米。大坝分河床中间坝段和两岸坝肩坝段。大坝抗震按地震加速度0.3g设计，按0.45g校核(相当于10度地震烈度)。中间坝段上游面倾斜段坝坡1∶1.3，下游面坝坡1∶0.7;两岸坝段上游面坝坡1∶0.66，下游面坝坡1∶0.6。中间坝段体积大，整体性好，相对较稳定安全，引水管、泄水深孔和进水孔等都布置在该坝段内。大坝横缝与河床成一交角，即横缝向下游为一扇形布置，以减少传到两岸的荷载，使中间坝段承担更多的荷载。坝轴线布置向下游弯曲，形成一扇形，以减少岸边承受的荷载。大坝与厂房之间设有垂直分缝，防止不均匀沉陷造成的影响，尽可能使大坝荷载不传递到厂房坝段。中间坝段内发电引水管直径7m，水头180m，管道周围有大范围拉应力，引水管之间特别是垂直段处距离较小，为均匀传力，管道外壁设有弹性衬垫。

右岸设有2个表孔，另在坝体内设有2个深孔。坝顶表孔溢洪道共设2孔，布置在右岸边，孔口宽10m，堰顶水深9.1m，2孔总泄量900立方米/秒，泄水槽宽度沿轴线方向逐渐缩小到12m，出口末端做成折弯剖面，使下泄水流控制在一垂直面内，尽可能避开冲刷岸坡。溢流面设有两个渗气槽坎，上槽坎高程865.35m，由坎高15cm、坡度1∶6的挑坎和跌落215cm的跌坎组成，采用分流墩后的空腔进气。下槽坎设在大坝与厂房之间，由1个跌坎和通气槽组成，跌落高度45cm。坝内设有两个深孔在厂房顶部通过，泄量1440立方米/秒，最高库水位至厂房顶落差为125m。

水电站为坝后式厂房，总装机容量120万kW，厂房采用双排机组布置和双层尾水管结构(见托克托古尔水电站厂房双排机组布置图)，上下游方向和垂直水流方向机组中心线间距均为24m。上下层之间隔板厚约5m。蜗壳与发电引水管道最小间距约1m。厂房水下部分为大体积混凝土结构，沿水流方向长约67m，宽度按蜗壳尺寸确定，主厂房高约25m。装机4台，为PO-170/622Б-B-500型混流式水轮机，最大出力36万kW，最大水头186m，设计水头140m，最小水头110m，转轮直径5.35m，额定转速166.7r/min，最大保证效率95.5%。伞型发电机为СВΦ990/230-36型，空气冷却。转子重760t。每排2台机组设一台桥式吊车，起重量430t，可双向行走，使2台吊车走到同一排机组起吊转子。安装间布置在坝下游靠近厂房交通隧洞出口。4台变压器布置在主厂房密封室内。电站出线用4回线500kV高压电缆送到1200m远的架空线，2回线送到3km远的变电所，另2回线向南北输送并入电网。