Наземный павильон станции выполнен по проекту архитекторов А. С. Гецкина и В. Н. Выдрина («Ленметрогипротранс»). Хотя станция «Обухово» и сооружалась вблизи железнодорожной станции, но уже в планировочном решении «учитывалась невозможность создания в этом пассажирообразующем узле совмещенной станции “метро – железная дорога”», как это сделано, например, на станции «Купчино». В связи с этим наземный вестибюль проектировался как отдельно стоящий павильон, а связь с пассажирскими платформами железной дороги обеспечивалась существующими путепроводами. При этом предусматривалось в будущем пристроить к вестибюлю подземный пешеходный переход под железной дорогой с выходом к пассажирским платформам, однако вестибюль сдали без подземного перехода. Под него есть небольшой задел, который уже никогда не будет задействован. В феврале 2008 г. построили новый крытый надземный пешеходный переход, в который перенесли билетные кассы, а также установили турникеты и электрические табло.
Надо сказать, что нынешняя станция «Обухово» отличается от той, что была запланирована. Вот как описывал будущую станцию ее автор А. С. Гецкин: «Павильон будет окружен благоустроенной площадкой, здесь предусмотрена установка киосков и летних касс, встроенных телефонов-автоматов, скамей для ожидания. Авторы предлагают разместить все это оборудование под навесом со встроенным освещением, информационными и рекламными установками. Предложение вызвано тем, что железнодорожная станция с четырьмя существующими платформами не имеет никаких укрытий для пассажиров. Естественно, что появление метрополитена и связанное с этим увеличение пассажирооборота требует создания лучших условий для горожан. Градостроительный совет подтвердил необходимость устройства такого укрытия вблизи павильона метро. В комплекс благоустройства включены также стоянка для автомашин и такси, остановка автобусов, существующее и дополнительное озеленение».
Восьмигранный вестибюль станции расположен на улице Грибакиных, в месте примыкания к ней Запорожской улицы. Улица Грибакиных получила свое современное название 27 февраля 1967 г. в память о рабочих-революционерах Невской заставы, братьях Петре Степановиче и Василии Степановиче Грибакиных. Интересно, что в 150 м от начала этой улицы находится станция «Пролетарская», а в самом конце – «Обухово». Совсем недалеко от вестибюля проходит кольцевая автодорога.
Архитектурное решение вестибюля построено на сочетании глухих, облицованных шлифованным мрамором «коелга» стен с витражами, имеющими сравнительно небольшую площадь. Детали переплета из декоративного металла анодированы в золотистый цвет. В центре вестибюля под куполом находится эскалаторный зал, а по периметру – аванзал с двумя входами и одним выходом, где расположены кассы. В интерьере преимущественно использован белый мрамор и анодированные металлические декоративные элементы.
Подземный зал сооружен по проекту архитекторов В. В. Попова, И. Н. Кускова, Л. М. Четыркина при участии И. Г. Лоханова и М. В. Меккель (мастерская № 16 «ЛенНИИпроекта»). Главный инженер проекта – Г. П. Конончук.
Владимир Васильевич Попов – народный архитектор Российской Федерации, академик Российской академии архитектуры и строительных наук, академик Российской академии художеств, почетный президент Санкт-Петербургского отделения Союза архитекторов. Вся его творческая деятельность связана с институтом «ЛенНИИпроект», в котором он прошел путь от рядового архитектора до руководителя мастерской. Затем работал заместителем главного архитектора города, возглавлял управление, проектирующее крупные общественные комплексы. Непосредственно В. В. Поповым разработано более 50 проектов. В их числе ансамбли площадей Победы и Конституции; экспериментальный жилой комплекс в районе Шувалова; жилые дома в Московском районе, на Лиговском и Гражданском проспектах, комплекс речного пассажирского вокзала с гостиницей, высотное здание института «Гидропроект», детская музыкальная школа им. Е. А. Мравинского и многое другое. Работы В. В. Попова в области монументального искусства: памятник св. князю Александру Невскому в поселке Усть-Ижора, памятник Александру Невскому на площади у лавры, памятники архитекторам на Манежной площади, городовому на Малой Конюшенной улице, реконструкция ограды сада Смольного.
Илья Николаевич Кусков (1922–1995) – руководитель 16-й мастерской «Ленпроекта». Одной из первых его работ стало здание обкома КПСС в Сыктывкаре. Принимал участие в разработке проектов общежитий Государственной морской академии им. адмирала С. О. Макарова в Стрельне, нового здания Университета телекоммуникаций им. М. А. Бонч-Бруевича, речного вокзала с гостиницей, кинотеатра «Каскад», а также панельных жилых домов 137-й серии.
Леонид Михайлович Четыркин участвовал в разработке проекта зданий Государственной морской академии им. адмирала С. О. Макарова в Стрельне.