Il telaio Trek Madone 5.2 è realizzato in carbonio OCLV 500 Series, con serie di sterzo differenziata e movimento centrale con standard BB90.
I tubi del telaio hanno forma aerodinamica denominata KVF (Kammtail Virtual Foil), usata anche per la forcella, dotata di forcellini in carbonio. Il passaggio dei cavi è interno, presente il guida catena ed il rilevatore di velocità/cadenza Duo Trap. Il deragliatore è montato direttamente al tubo verticale del telaio. I freni sono integrati nella struttura del telaio e trovano posto nella parte anteriore della forcella e sotto il movimento centrale. La bici è poi assemblata con il gruppo Shimano Ultegra adottato per i comandi, il cambio, il deragliatore, la guarnitura. Il pacco pignoni è Shimano 105, mentre i freni sono Bontrager. L’attacco ed il manubrio sono in alluminio Bontrager, mentre il reggisella è in carbonio sempre Bontrager. Le ruote sono Bontrager Race con copertoncini 700x23 e Bontrager è anche la sella. Nove le taglie disponibili, due i colori. Non compresi i pedali ed il porta borraccia. Così assemblata la bici ha un peso di 7.4 Kg.
