Наземный вестибюль станции выполнен по проекту архитекторов Е. М. Рапопорта, А. Я. Свирского и П. И. Юшканцева. Позднее к нему было пристроено здание по адресу Политехническая улица, 17. Из наземного вестибюля на улицу ведут два выхода: на площадь Мужества и во дворы Политехнической улицы, но выход во дворы был ликвидирован, оставлена только одна дверь.
В названии и оформлении станции увековечена память о мужестве защитников и жителей Ленинграда в годы Блокады.
В 2004 году была проведена замена освещения наземного вестибюля.
Павильон станции во дворе дома № 17 по Политехнической улице
«Площадь Мужества» — односводчатая станция глубокого заложения (глубина ≈ 67 м), одна из первых двух в СССР данного типа (другая — «Политехническая»). Подземный зал сооружён по проекту архитекторов Л. Л. Шретера, Е. М. Рапопорта, А. Я. Свирского, Л. И. Шимаковского и П. И. Юшканцева.
Тематика станции посвящена героизму и стойкости ленинградцев в годы Великой Отечественной войны. Это связано с тем, что станция является ближайшей к Пискарёвскому мемориальному кладбищу. Путевые стены облицованы серым мрамором, пол выложен серым гранитом. Южный торец станции украшает надпись «СЛАВА ГЕРОЯМ ТЕБЯ ЛЕНИНГРАД ОТСТОЯВШИМ» (именно так, запятые в надписи отсутствуют). Противоположная, северная, торцевая стена покрыта алюминиевыми полосами с декоративной клёпкой, её венчает подсвеченная изнутри пятиконечная звезда из нержавеющей стали.
Освещение реализовано оригинальными светильниками, стилизованными под чаши вечного огня, установленными над путевыми зонами.
Светильники расположены группами по три штуки, но крайние (ближние к торцам станции) светильники собраны в группах по шесть штук.
Наклонный ход (выход со станции), содержащий три эскалатора, расположен в южном торце станции.
Освещают нижний эскалаторный зал натриевые лампы, расположенные над путями.
Бетонные сегменты свода подземных залов станций «Политехническая» и «Площадь мужества» были разработаны на Экспериментальном заводе Ленинграда. Они уникальны — толщина бетона «зонтов» составляет 20 мм. Незадолго до строительства этих станций перед Экспериментальным заводом была поставлена задача на основе задания Метростроя, тех. задания института ЛенЗНИИЭП разработать технологию, позволяющую в дальнейшем осуществлять массовое строительство станций подобного типа, что и было сделано.
В 2005 году к 60-летию Победы на станции был проведён косметический ремонт: южная торцевая стена была обшита композитными панелями, надпись над выходом в город была отреставрирована и позолочена.
В 2010 году проведена замена облицовки путевых стен[3]. Необходимость такого ремонта руководство метрополитена объяснило появлением трещин в отделке путевых стен (в первую очередь — на консолях светильников)[4].
В 2017 году произведена замена освещения, увеличена яркость светильников.
В апреле 2022 года начата замена светильников на эскалаторном ходе.
Ещё при строительстве станции севернее был предусмотрен пошёрстный съезд между главными путями, так как планировалось, что именно эта станция должна была стать конечной. Планы были изменены в связи с размывом 1974 года, в результате которого конечной стала станция «Лесная». Ликвидация последствий аварии производилась одновременно со строительством следующего участка линии, поэтому при открытии станции конечной стала «Академическая», однако оборотный тоннель за «Площадью Мужества» всё же был сооружён (без путей), как оказалось позже, не зря.
В 1995 году произошёл новый размыв. В связи с этим, с 6 по 25 декабря 1995 года, в оборотном тоннеле были смонтированы рельсы для возможности оборота поездов. По съезду осуществлялось пассажирское движение — на станции использовался только 2-й главный путь. Накануне восстановления сквозного движения по линии, с 11 по 20 июня 2004 года, пути в оборотном тоннеле были разобраны за ненадобностью.
С этой станцией связан автобус маршрута № 80, который во время «размыва» курсировал между «Лесной» и «Площадью Мужества». После ликвидации аварии власти обещали в память об этом обстоятельстве больше не присваивать автобусным маршрутам Санкт-Петербурга этот номер[5]. Это решение, однако, соблюдалось не более десяти лет.