Dự án được thiết kế bởi hai công ty nổi tiếng là Perkins Eastman và Aston Design, kiến trúc và nội thất của Khách sạn Fairmont Hanoi là sản phẩm của sự dày công nghiên cứu về văn hóa, lịch sử, nghệ thuật Thăng Long. Khách sạn được lấy cảm hứng từ nghệ thuật sơn mài với những màu sắc ấn tượng của Việt Nam, màu đỏ phù sa sông Hồng, phong cách Đông Dương thời Pháp Thuộc, cùng với những họa tiết trong lịch sử phát triển các triều đại của Việt Nam.