西安地铁2号线在修建过程中沿途发现140余座古墓，发掘出一大批文物。修建之初，便有市民与学者要求将地铁车站与博物馆相结合，但考虑到疏散人群的需要未能实施；因此车站设计便充分考虑到与文化名城的氛围相搭配的因素，借鉴莫斯科地铁的艺术气息与广州、南京、香港等地城市轨道交通的现代化工艺，每座车站都由设计师精心打造，大方简洁，饱含艺术气质。
所有车站整体色调均为明快的浅色，搭配藏蓝色与木黄色。与国内地铁车站支撑立柱普遍采用现代包装材料不同，西安地铁车站支撑立柱全部采用花岗岩，所有车站的立柱横截面都不同，雕刻不同的纹样，配上不同的装饰，甚至是唐三彩。
所有车站天花板都采用中国传统的宫灯格局，在力求通风、照明等现代需求的同时，营造出浓浓的中国风。
根据车站所处的区域特点及站名，各站还设置不同的主题景观。比如龙首原车站的“龙”文化主题，在文化墙上引用很多关于“龙”的古诗，整个车站的屋顶也都好似一条游动的龙；大明宫西站的天花板以立柱为中心，向两侧倾斜，根根吊顶好像房梁，营造出一派皇家宫殿的景象；而行政中心站则为亚洲唯一的玻璃穹顶地下车站，白天时采用自然光，任凭阳光肆意倾洒。一到晚上，玻璃穹顶便可发出七彩光，使得整座车站充满浪漫的童话氛围。在玻璃穹顶四周，是汉白玉的浮雕，让整座车站像水晶宫一般华丽。 为保护古都的地上、地下文物因地铁运行时造成的震动与损伤，2号线道床与轨道之间夹设弹簧。
