天神川駅は、線路をまたぐ形で建設された橋上駅舎を採用しています。天神川駅の構内図は非常にシンプルで、改札口は2階コンコースに1箇所のみ配置されています。改札内には2面2線のホームへ通じる階段およびエレベーターが完備されており、バリアフリー化が徹底されています。
出口は大きく分けて2系統です。
- 北口（府中町・イオンモール方面）：商業施設、大型マンション、府中町役場方面へのアクセスに最適。ロータリーが整備されており、一般車の送迎スペースもあります。
- 南口（南区大州・東雲方面）：国道2号線方面、MAZDA Zoom-Zoom スタジアム広島（マツダスタジアム）東側エリア、各種カーディーラーや工場群方面への連絡口。
駅前からの2次交通として、タクシー乗り場やバス乗り換えの環境も整っています。北口ロータリーにはタクシー乗り場が常設されており、待機車両がいる時間帯も多めです。バス路線は広電バスや府中町コミュニティバス「つばきバス」が発着しており、府中町内各方面や広島市東区方面への地域内移動に重宝されています。
