Станция «Трубная» по конструкции колонно-стеновая. Каждая четвёртая колонная секция заменена простенком, что увеличивает их прочность, опорами колонн служит монолитная железобетонная плита. На «Трубной» пересадка на станцию «Цветной Бульвар» Серпуховско-Тимирязевской линии осуществляется из северного торца центрального зала, а из южного торца осуществляется выход в город на Трубную площадь. На участке «Сретенский Бульвар» — «Трубная» принят минимальный радиус кривой в 500 метров вместо стандартных 600 метров. Это сделано для увода трассы из охранной зоны памятника архитектуры «Рождественский женский монастырь».
На перспективной схеме 1957 года «Трубная» показана в составе Серпуховско-Рижского и Калужско-Тимирязевского диаметров. К 1958 году проект был изменён, и «Трубная» появилась в нём в составе Калужско-Рижской линии. В проектных предложениях 1965 года предлагалось также строительство «Трубной» в составе Ждановско-Тимирязевской линии (между «Дзержинской» и «Новослободской»). Однако, продление Ждановского радиуса было отложено, а трассировка Калужско-Рижского диаметра была изменена[4].
В 1970-х годах был предложен проект Серпуховско-Тимирязевской линии, по которому первоначально предполагалось строительство «Трубной» в составе СТЛ. Позже было решено в составе СТЛ построить станцию «Цветной бульвар» с пересадкой на «Трубную» Люблинско-Дмитровской линии.
Согласно проектному решению, на сводах станции установлены водозащитные декоративные зонты из белого стеклопластика, путевые стены и колонны облицованы мрамором светлых тонов, вставки между колоннами — тёмно-зелёным. По словам главного архитектора станции Владимира Филиппова, первоначально для облицовки стен и колонн предполагалось использовать каррарский мрамор желтоватых тонов, однако в Москву привезли мрамор сероватого цвета[5]. Простой геометрический рисунок гранитного ковра на полу повторяет ритм порталов с чередованием светло-серого и чёрного камня. Для освещения станции используется мягкий закарнизный свет (над порталами — оранжевый, по всему залу — белый), а также 18 бульварных фонарей с кронштейнами в стиле модерн. Для украшения интерьера и удобства пассажиров в перемычках между колоннами висят витражи с изображениями древних городов СНГ, и установлены скамейки. Над торцевыми проходами центрального зала установлены панно. Автор витражей и панно — Зураб Церетели. На платформе расположена диодная светящаяся полоса, которая обозначает безопасную границу до её края.
После открытия станции некоторые пассажиры высказывали недоумение по поводу оформления витражей. Дело в том, что практически на всех витражах изображены церкви и соборы, но ни на одном их куполе нет креста. Через несколько месяцев после открытия Трубной на всех куполах кресты появились — кто-то из пассажиров самостоятельно прикрепил к витражам маленькие нательные распятия и деревянные крестики. Руководство метрополитена не сочло эти кресты портящими облик станции, поэтому их можно наблюдать на витражах до сих пор.
