Hệ thống tầng hầm là một hạng mục quan trọng của Dinh Độc Lập, nơi dành cho giới chóp bu của chế độ Sài Gòn trú ẩn khi xảy ra tình huống khẩn cấp. Công trình này được chia thành hàng chục căn phòng có chức năng khác nhau, được thiết kế để chịu được oanh kích của bom lớn và pháo.
Phòng tham mưu tác chiến ở tầng hầm là nơi thu nhận tin tức quân sự từ 4 vùng chiến thuật. Thông qua hệ thống bản đồ tác chiến, bộ phận tham mưu cập nhật, theo dõi và đề xuất triển khai các kế hoạch hoạt động quân sự.
Phòng ngủ của Tổng thống trong tầng hầm.
Phòng trực chiến của Tổng thống nằm liền kề phòng ngủ. Căn phòng này có hệ thông điện đài vô tuyến đặc biệt để Tổng thống điều hành tác chiến, liên lạc trực tiếp đến Đại sứ quán Mỹ, Bộ Tổng tham mưu, tướng lĩnh ở các vùng chiến thuật.
Linh hồn của khu tầng hầm Dinh Độc Lập là hệ thống thông tin liên lạc gồm nhiều phòng, được trang bị những thiết bị tối tân nhất của Mỹ thời đó. Hệ thống này sẽ nhận, chuyển, mã hóa các công điện, thay thế đài phát thanh trên mặt đất khi có chiến sự xảy ra.
Phòng đài thu vô tuyến, một phòng thuộc hệ thống thông tin liên lạc.
Phòng tổng đài điện thoại.
Phòng trưởng toán truyền tin.
Phòng mật mã.
Phòng vô tuyến siêu tần số.
Phòng chứa đài phát vô tuyến.
Phòng viễn ấn.
Phòng an ninh, nơi đồn trú của lực lượng bảo vệ tầng hầm Dinh Độc Lập.
Ngoài ra, khu tầng hầm của Dinh Độc Lập còn nhiều hạng mục công trình khác như hệ thống máy phát điện, điều hòa không khí, lối thoát hiểm...
