南武線をオーバークロスしています
東急田園都市線とJR南武線の乗換駅です。南武線の駅は「武蔵溝ノ口」ですが、東急田園都市線は「溝の口」と表記が異なります。東急では駅名の「が」や「の」をひらがなで表し（旗の台、自由が丘など）、この駅もこれに従っています。
ホームは2面3線から成り、地上3階にあります。島式ホームが2つ設けられていますが、このうち中央林間方面行きホームは内側のみが使われており、外側は使用されていません。
コンコースは2階にあり、南側にあるJR武蔵溝ノ口駅と接続しています。駅からは大規模なペデストリアンデッキが延びており、駅周辺にあるビルと直結しています。