防水排水是楼顶绿化的关键，故在设计时应按屋面结构进行多道防水设施，做好防排水构造的系统处理。各种植物的根系均具有很强的穿刺能力，为防止屋面渗漏，应先在屋面铺设具有阻根功能的防水材料。防水层施工完成之后，应进行24小时蓄水检验，经检验无渗漏后，在其上再铺设排水层，排水层可用塑料排水板、橡胶排水板、PVC排水管组成。
排水层上放置隔离层，【5 赵 防水材料】其目的是将种植层中因下雨或浇水后多余的水及时通过隔离层过滤后排出去，以防植物烂根，同时也可将种植层介质保留下来，以免流失。隔离层可采用重量不低于250gm2聚酯纤维土工布或无纺布。最后，在隔离层上铺置种植层。【5 赵 防水材料】
基质要营养环保，更要轻根据屋顶绿化的立地条件，基质层除了满足植物生长条件外，还需具有一定的渗透性能、蓄水能力和空间稳定性的轻质材料层。一般土壤很难达到这些要求，因此屋顶绿化一般采用各类介质来配制人工土壤。目前应用最理想的是珍珠岩人工土壤。