“天宫二号”是一个外部真空、内部1个大气压的结构，漏气量是评价其安全性的重要指标。针对最容易漏气的观察舷窗、开关舱门等部件，设计师们根据各种结构特点设计了安全可靠的密封结构，其中最关键的便是密封圈。为了面对太空中温度变化更加激烈而导致的老化问题，设计人员从配方开始，再到其结构形式、结构设计，通过大量细致实验，最终取得了成功。
在结构形式上，设计人员向记者介绍，飞船的结构形式由于焊点成千上万，长期在轨时，点焊部位容易出现腐蚀，对结构寿命造成极大威胁。对此，设计师们对国际空间站和“和平”号空间站的结构形式和原材料进行了充分调研，结合国内工艺水平和原材料供应能力，提出了“整体壁板式”密封舱结构方案。
此外，由于结构重量占据了飞船的大部分重量，曾一度让研制工作陷入困境。对此，设计师们邀请多位跨型号的结构设计专家，对方案进行了多次优化，最终使结构重量降低了20%多。
