C'est l'architecte Jean Benoit qui signe les plans des deux gares. La réalisation des travaux est confiée au consortium franco-allemand Bleichert, Neyret-Beylier, Para et Milliat. L'emplacement de la gare supérieure ne pose pas de problème, elle doit être à proximité de la caserne du donjon qui se transforme alors en restaurant. En bas, le choix de l'emplacement de la gare inférieure va se faire entre le jardin des dauphins près de l'esplanade et les abords du jardin de ville. Ce sera finalement près du jardin de ville que va s'élever la gare inférieure, sur les bords de l'Isère. Rappelant l'architecture de la Tour de l'Isle située à 300 mètres en amont, la gare de départ avec son toît à quatre pans est reliée par l'arche d'un pont couvert à l'autre côté du quai Stéphane Jay.
En 1959, un agrandissement de forme circulaire est ajouté à la gare inférieure, il sert de salle d'attente d'une capacité d'une centaine de personnes.
En 1975, la municipalité de Grenoble décide de la démolition et de la reconstruction d'une nouvelle gare inférieure. Mise aux normes devenue indispensable, matériel vieillissant et baisse de la fréquentation finissent par convaincre la municipalité de ces travaux. Les câbles porteurs datant de 1967 sont cependant conservés. C'est l'atelier d'architecte grenoblois Groupe 6 qui est désigné pour la nouvelle construction. Les travaux de câblage, de cabine sont confiés à l'entreprise Poma, et sont effectués en moins d'une année. Inaugurée en septembre 1976, une nouvelle gare aux parois vitrées à l'image des nouvelles cabines, vient désormais s'appuyer de l'autre côté du quai Stéphane Jay. Un pilier central contenant les moteurs est surmonté par une structure métallique et vitrée de forme cubique. De son côté, la gare supérieure n'est pas modifiée dans son architecture mais doit être aménagée pour recevoir les nouveaux mécanismes du système de rotation en continu, ainsi que les deux énormes contrepoids de 46 tonnes chacun des câbles porteurs, et enfin le contrepoids de 24 tonnes du câble tracteur.
En septembre 2005, une nouvelle avancée est apportée par la mise en accessibilité totale de l'installation pour les personnes à mobilité réduite, et permet à celles-ci d'utiliser le téléphérique pour pouvoir visiter l'ensemble du fort de la Bastille, doté pour sa part d'un ascenseur.