包装容器结构设计的主要工作是确定功能载体的组合形式。结构设计的目的是将原理方案（概念设计）结构化，并实现结构的优化与创新。包装容器原理方案仅表示功能载体的组合，同样的功能载体可以有不同的组合和造型，所得到的包装容器有不同的形状和尺寸。结构又是造型的重要保证。不同的形态其受力的方式不同，这就需要有与之相适应的结构来完成。包装容器种类繁多，按数量分为单一结构和复合结构；按材料分为纸结构、木结构、金属结构和塑料结构等。分类的目的是为了仔细研究结构的特点和规律。包装容器结构受形态制约，也受材料制约、加工工艺制约和环境制约。在造型与结构设计过程中必须合理协调它们之间的关系，优化包装容器结构。包装容器结构优化设计方法，不仅可以实现包装容器轻量化，节约材料消耗，降低制造成本，而且可以提高包装容器的工作性能和质量，缩短包装容器设计与制造周期。优化设计已成为现代包装设计理论与方法中的一个重要设计技术。
优化设计就是借助最优化数值计算方法与计算机程序，求取工程问题的最优化设计方案，将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型，选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组最佳设计参数，这组设计参数就是设计的最优解。
包装容器结构优化设计过程一般分为以下四步。
（1）设计任务分析
首先确定设计目标，有单项指标、多项指标的组合。从技术经济观点出发，就包装设计而言，包装容器的体积与重量、力学特性、效率与成本、可靠性等都可作为设计追求的目标。分析设计应满足的要求，主要有某些参数的取值范围，包装容器设计性能与指标按设计规则推导出技术性能，工艺条件对设计参数的限制等。
（2）建立数学模型
将包装实际设计问题用数学方程式予以全面、准确的描述。包括确定设计变量，即哪些参数参与优选；构造目标函数，即评价设计方案优劣的设计指标；建立数学模型要做到准确、齐全，即必须严格地按各种规范做出相应的数学描述，必须把设计中应考虑的各种因素全部包括进去；选择约束函数，即把设计应满足的各种条件以等式或不等式的形式来表达。
（3）选择优化方法
根据数学模型的函数形态，设计精度要求，选择适用的优化方法，并编制相应的计算程序。
（4）计算机择优
将所编程序及有关数据输入计算机进行运算，求解得到最优值，之后对计算结果做出分析判断，即得到设计问题的最优设计方案。
四步设计的核心问题一是分析设计任务，将实际问题转化为一个最优化问题，即建立优化问题的数学模型；二是选择适用的优化方法在计算机上求解数学模型，寻求最优设计方案。包装容器优化设计问题分为两个层次：总体方案优化与设计参数优化。二者之间有密切联系，又有实质性区别。总体方案优化是在包装容器功能分析与概念设计基础上，包装容器的总体布局、造型、结构与系统的类型及几何形式的优化设计。设计参数优化是在总体方案确定之后，对具体设计参数（几何参数、性能参数等）的优化设计，即包装容器结构的详细设计。设计参数优化是择优确定具体的设计参数，属于数值计算型工作。本章主要讨论设计参数优化问题。工程优化设计问题分为约束优化问题与无约束优化问题。无约束优化问题的目标函数是一元函数，称为一维无约束优化问题；如果是二元或二元以上的函数，则称为多维无约束优化问题。对约束优化问题可按其目标函数与约束函数的特性，分为线性规划问题和非线性规划问题，若目标函数和所有的约束函数都是线性函数，则称为线性规划问题，否则，称为非线性规划问题。对目标函数是二次函数而约束函数都是线性函数这类问题，称为二次规划问题。线性规划与非线性规划是数学规划的两个重要分支，在工程设计中得到了广泛应用。
