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轻量化设计是一个多层级的过程，即在方案及其实现的不同回路中要进行多次的循环反复。为了节省费用和时间，应当将已有经验知识引入到方案设计中。实践表明，遵循自然法则会实现智能化的设计。所有违反自然法则的行为则会导致在材料使用、连接技术与制造加工方面付出较高的代价。仿生学在许多方面给轻量化设计指明了方向及如何对结构进行优化的方法。
汽车轻量化设计中应遵循的原则如下：
1. 尽量直接的力导入与力平衡
设计中应使受力直接导入到主承载结构上。偏转或者回转设计通常会由于其复杂的应力状态而产生更高的载荷，其结果是构造更加复杂、自重增加。
如果可能的话，应将不对称的设计改为对称的设计，其好处是可利用结构内部力平衡。在纯支承性设计中，这样的方式会使得剪力场设计得到更好地利用。闭口型材比开口型材可承受高得多的载荷（约30倍）而产生的变形则小得多（约1/300），这一点适用于每种截面几何形状。
2. 尽量大的面积惯性矩与阻力矩
在承受弯曲、扭转和压弯载荷的设计中，应在尽可能的面积上实现大的惯性矩和阻力矩，也就是说，剖面形状因子要达到最大。
这种做法是将较多的材料从结构中心移开，并将其设置在外部的高承载区域。比如，将实心横截面改成空心横截面、直至三明治截面梁的设计。
空心型材的面积惯性矩通常比实心截面的面积惯性矩高出很多倍。空心型材的局限是：按照规律结构的尺寸会增大，但自重会降低。对于三明治结构来说，通过适当的形芯结构，可以很好地适应受控载荷的类型。在三明治结构中，采用结构化形芯，结构的抗弯刚度要比采用均匀化形芯高出大约4倍。
3. 轻盈的结构
通过松散的轻盈结构的构造，可大大地加固小横截面面积的平面支承结构。带有加强筋或下弦杆的支承结构，以及三明治结构的刚度比实心支承结构的刚度要高出很多。
4. 利用曲率的自然支承作用
可通过预弯曲设计利用曲率的自然支承作用极大地提高直盘和直板的抗弯刚度、压弯刚度和翘曲刚度，因为这种设计增加了面积惯性矩，消除了不稳定达到的趋势。
5. 在未承载方向进行有针对性的加固设计
有目的地引入正交各向异性设计可以提高构件在确定优先方向上的刚度，这里应尽量利用设计上或者材料力学上的各向异性，以此提高结构的承载能力和不稳定极限。还可以通过不同板材厚度来增加刚度，如采用激光焊接的方法将不同厚度与强度的板材焊接在一起，并整体加工成形。另外，还可以采用指定刚度的材料组合，如钢-铝型材复合（激光轧制转换接头）。这里所采用的连接技术为有针对性的表面堆焊与挤压。
6. 优先遵循一体化原则
在已知条件下，轻量化设计结构应优先遵循一体化原则，由尽量少的单一件构成。为了将各个单一件（往往由多种材料组成）连接在一起，需要更多的连接工作和材料消耗，这也可能会引发装配与可靠性方面的问题。
7. 引入空腔
为了在保持刚度不变的条件下减轻重量，可以在承受很小载荷的区域引入“释放孔”，即引入空腔。
在确保安全的前提下，才可以考虑实现轻量化。一定要充分考虑潜在的影响安全性的因素，满足足够的安全系数要求。在动态应力载荷的轻量化设计中，除了以上的规则外，还必须达到预定的使用寿命。
在按照轻量化标准进行结构设计的时候，要选择合适的材料和计算方法，还要考虑经济与生态的要求，产品使用的舒适性、可维护性和可修复性的要求，以及产品的美观等，这些要求需要采用基本的设计理念来加以实现。