别墅的地下室设计主要涉及汽车库、酒窖、健身房、家庭影院、保姆房、SPA、室内游泳池等辅助功能。根据现行计算容积率的规范，地下室的建筑面积不计入容积率，因此开发商常将其作为“卖点”赠送，增加别墅附加值。
别墅地下室设计需关注采光、通风、防水排水、排污和层高等要素，但这些要素间存在矛盾。为解决采光通风问题，可采用地下采光井，分为封闭和不封闭两种形式。封闭采光井标高不足时，需考虑排水问题；天窗形式则可在正负零高出室外地面900或1200，在上面开60高的采光窗户，窗户可内开，有效解决局部采光通风问题。
关于地下室层高，若需自然采光通风，应根据周边市政排污排水管道标高确定。正负零高度通常比城市道路高出2米或更多，城市规划中已开始控制500平方米以下别墅地下室层高，一般控制在3.3米或3.6米；超过500平方米的，则控制在3.9米或4.2米。若不考虑自然采光通风，则需增加新风系统。
别墅地下室排污问题也需重视。设有SPA或洗手间时，需考虑排污情况。小型提升泵适用于地下室埋深较深的情况；若别墅地下室标高与市政道路污水管道之间满足顺排条件，则可直接排污。市场上，客户和业主因排水、排污问题产生纠纷的情况较多，因此设计时务必严格控制。
