航站楼
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自2010年3月16日0时起，除春秋航空和出入境航班在1号航站楼办理登机手续、登机外，其余所有航班的登机手续均在2号航站楼办理。2019年7月中旬起，1號和2號航站樓中華人民共和國国内航班實現值机、安检、登机全面無紙化，通過手机二维码或身份证取代原先紙質登機證和安检验讫凭证[27]。
1号航站楼
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上海虹桥机场1号航站楼 A楼值机大厅 B楼值机大厅 到达层休息区 停车场入口
虹桥机场1号航站楼位于机场东侧，分为A、B楼，主要办理两国（日韩）三地（港澳台）航班和春秋航空、厦门航空和河北航空运营的国内航班。T1航站楼始建于1984年，经过1988年以及1994年的扩建，形成了现在T1航站楼A、B楼的基本格局[28]。2014年，T1航站楼开始改造工程：改造涉及对外立面、内部结构的调整，登机口调整为可为宽体客机提供两门上下客的双头登机桥等[29]。改造后T1航站楼出发大厅经历了全方位改造升级，同时新建顶层为公园的地面交通中心，建筑面积提升至20.37万平方米[30][31]。改造分为两部分，第一期先改造A楼，2017年3月16日A楼改造完成后开始对B楼进行改造，全部工程于2018年10月15日竣工投用[32]。1号航站楼的改造工程于2017年第23届联合国气候大会的推荐项目专家组中排名第一并获得“2017年绿色解决方案奖——既有建筑绿色改造解决方案奖”一等奖[33]。
机场将原地面停车场改建为面积两万多平方米的绿化植被，同时新建了8万多平方米的地下车库以改善航站区的微环境。1号航站楼在改造工程中拆除了原有出发大厅的混凝土屋顶，改为挑高18米的大型钢结构屋顶，同时沿用原航站楼45°倾斜安置的出发大厅设计。到达层则加装发光天花板、柚木装饰等元素提升空间舒适度，减轻层高过低给旅客带来的不适与焦虑感[34]。
虹桥机场1号航站楼改建工程亦注重环保设计，在施工过程中通过尽可能多利用既有结构来降低工程量并控制成本和施工过程中产生的污染。改造后的航站楼将能达到25%的节能效率：首先设计部门在出发大厅设置铝板立面和天窗遮阳隔栅、并将A楼屋面倾斜角度设置为40°以在夏季遮蔽强烈的直射光，同时在冬季可利用光线漫反射来提升室内空间光照效，同时在屋顶部的通风窗可在适当时打开，以改善室内通风效果。联检大厅设置了结合支撑、通风和采光功能为一体的伞形立柱，降低建筑运用能耗并提升空间开阔感[34]。
现今，1号航站楼分为A、B两楼。A楼主要负责国际及港澳台航班，设有A、B两个值机岛。A楼空侧商业区域面积5620平方米，为上海石库门建筑风格，其中免税店面积有2080平方米[35]。A楼出入境管制区共新设54条查验通道，其中人工检查通道共34条。另外出境区设有9条自助通道[36]，入境区则设有12条[37]。
B楼负责春秋航空、厦门航空和河北航空航班，其值机区位于D岛。改造后的T1B楼成为中国大陆自助流程比例最高的航站楼[21]，即使在出入港高峰期间，从值机到登机口也只需花费十余分钟[38]。B楼设有28套自助值机终端、18套自助行李托运终端和6个人工柜台。B楼的安检区位于D岛两侧，通往空侧16号-27号候机口。安检区除了普通的人工验证通道外，还引入8套自助安检验证设备。B楼的到达区则设有3个行李转盘[33]。
4F
休息区
休息室（限制区）
3F
休息区
休息室（限制区）
2F
国际、港澳台出发[39]
值机A/B区、海关、检疫、出境、安全检查、登机口T01-02、T09-T15
国内出发
值机D区、安全检查、登机口T20-21、T26-27
1F
国内到达
行李提取07-09、接送区
国内出发
远机位T16-19、T22-25
国际、港澳台出发
远机位T03-08
国际、港澳台到达
入境、行李提取01-04、海关
B1
停车场P1
落客平台
航站楼入口
位于A楼的国际出发区域
位于B楼的春秋航空自助值机设施
国际到达区域
2号航站楼
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2号航站楼 值机区 停靠在2号航站楼的兩架中國國際航空飞机 T2主楼西侧的吉祥航空值机区 南指廊（56-75登机口）
虹桥2号航站楼于2010年3月16日投入使用。2号航站楼位于1号航站楼西侧，总面积36.26万平方米，主要为国内航班提供服务。为给西侧的虹桥综合交通枢纽的建设腾出空间，2号航站楼的外观设计较为简洁，但内部通过集中式的布置减小规模，体现了 “节地、节能、节水、节材”的科技创新理念。
2号航站楼由华东建筑设计研究院的郭建祥主导设计。该航站楼与磁悬浮虹桥站、国铁上海虹桥站等合为一体，成为集航空、高速铁路、磁悬浮、地铁、长途大巴、公交车和私家车为一体的巨型综合交通中心，对于进出港旅客而言，有高达56种换乘方式可供选择，大大提高了旅客集散效率。[40]
2号航站楼考虑到主要面向国内航班，采用了成熟的前列式航站楼布局，旅客从值机到步行至登机廊桥的距离不超过300米。航站楼设计则遵循简约大方的原则，主要运用水平直线作为设计元素，以与浦东国际机场形成差异。航站楼共设置43座登机廊桥，[41]以实现70%以上的航班靠桥率；航站楼亦改进了值机和安检区域设计，提供80个值机柜台与47条安检通道，并加长了X光安检仪传送带和开箱台，进一步缩短旅客值机和安检的等候时间。[42]
2号航站楼还提供了充足的机场商业。航站楼内零售总建筑面积达到10773平方米，并执行与上海市内商店“同城同价”原则。在航站楼与磁悬浮站、地铁虹桥2号航站楼站连接的东交通中心，更设置一座4层高的交通商业中心，在减小航站楼面积的情况下集约高效地扩充了机场商业容量。
2号航站楼指示牌设计由曾经负责JR东日本和重庆轨道交通车站指示牌设计的GK设计公司设计[43]，以绿色指示航站楼信息、橙色指示磁悬浮信息、蓝色指引国铁信息、红色指引地铁信息，通过颜色来实现导视系统的快速分流；机场停车场则采用动物和水果作为停车区域标志，帮助旅客实现快速寻车。楼内还有3块航显大屏、若干信息小屏与平面指示图，这几者构成一个完整的视觉导引体系，提升旅客寻路体验。[44]
4F
休息区
休息室（21米、V21N、V21S，含独立安检）
休息室（限制区）
3F
出发[45]
值机A-D区、安全检查
值机E-H区、往上海虹桥站
M2
出发
登机口21-40、46-50、56-75；商店
2F
到达
到达登机口、转机、无托运行李出口
1F
到达区
行李提取、转机柜台、接送区
出发
远机位41-45、51-55
东交通中心
虹桥2号航站楼站、公交、上海虹桥站
值机大厅
从3F望向出发登机口所在的M2层
41-45远机位登机口
到达层
行李提取
位于4楼的21米贵宾厅
21米贵宾厅观景台
21米贵宾厅的独立安检通道
跑道
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虹桥机场设有两条南北向的跑道，编号为18L/36R和18R/36L，其中跑道18R/36L主要用于离场；跑道18L/36R主要用于进场，经管制员同意可用于离场。跑道位于两个航站楼之间。两条跑道在1993年的规划中间隔1700米，为虹桥综合交通枢纽让出建设地块后间隔缩短至365米，是中国内地首个拥有近距离跑道的机场[41]。
落地航空器应根据 ATC 给出的脱离方向，就近选择快速出口滑行道脱离跑道，并及时报告塔台管制员；
虹桥机场已经采用国际民航组织制定的消噪音离场程序 1（NADP1），旨在降低起飞跑道末端附近区域的噪音。
绕滑道
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虹桥机场在18R/36L跑道末端设有两条绕滑道，用于停靠西机坪进场的飞行器在不穿越西跑道、不影响西跑道起飞的情况下使用，且仅限东向西单向运行。
原则上虹桥机场24小时使用绕滑。以下情况可以进行穿越跑道：
当夜间本场全部起飞航空器结束后
当南、北绕滑因道面等一些特殊原因不能使用时
虹桥机场处于低能见度运行时
绕滑道可以供翼展<36m的机型无限制使用，运行中翼展<36m的机型原则上使用绕滑滑行。36m≤翼展<52m的机型限制使用，翼展≥52m的机型禁止使用；翼展≥36m的机型主用H2或H6穿越18R/36L跑道。
机坪
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虹桥机场实施机坪运行管制。机坪管制职责：负责机坪管制区域航空器的推出，开车，滑行和其他涉及航空器运行的指挥工作。
机坪管制与地面管制的移交点和移交方式听从管制员指令执行。
空中交通服务通信设施通信频率
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D-ATIS：132.25MHz
东塔台管制（E TWR）：118.1MHz（124.3MHz）
西塔台管制（W TWR）：118.65MHz（118.25MHz）
进近管制：126.65MHz
机坪管制频率：121.675MHz（E）/121.95MHz（W）
备用：121.55MHz
地面管制频率：121.6MHz（E）/121.9MHz（W）
备用：121.575MHz
地面放行频率：121.75MHz
机场运行指挥中心（AOC）：130.75MHz
AOC呼号：浦江
签派/平衡：131.5MHz
紧急频率：121.5MHz