Der U-Bahnhof Obersendling wurde von Josef Karg und Manfred Kessler geplant. Im Gegensatz zu den vorigen Stationen auf der südlichen U3 wurden die Wände fast genauso belassen, wie sie beim Bau mittels Bohrpfählen entstanden sind. Diese Form des "veredelten Rohbaus" ist sowohl geld- wie auch zeitsparend und wird deswegen in jüngerer Zeit immer wieder gern angewendet.
Die rustikal rauen Bohrpfähle sind lediglich in rostrot gestrichen, was in Verbindung mit dem hellen Lampenbaldachin über dem Bahnsteig einen interessanten Kontrast ergibt. Möglich wurde diese Gestaltung an dieser Stelle deshalb, weil der Bahnhof auf dem Isarhochufer weit über dem Grundwasserpegel liegt und deswegen keine größeren Wassereinbrüche zu befürchten sind. An den Stirnwänden der Abgänge zum Bahnhof ist in goldenen Buchstaben der Name des Bahnhofs angebracht, an einem Ende auch das Eröffnungsdatum.
Der östliche Zugäng ist in Form einer langen Rampe zum Zwischengeschoss ausgeführt, an die Oberfläche führt hier ebenfalls eine Rampe. Am Westende führen Treppen in ein Zwischengeschoss mit Aufgängen beidseits der Bahntrasse.
Der Netzplan des MVV führt Obersendling als Umsteigebahnhof zu den S-Bahnlinien S7 und S20 aus, was an dieser Stelle allerdings nicht sonderlich geglückt ist. Der Umsteigeweg ist mit knapp 400 Metern entlang der Bahngleise denkbar lange bis zum Haltepunkt Siemenswerke, für Münchner Verhältnisse ist dies ein Extremwert.