國家體育館在奧運期間將主要承擔體操（不含藝術體操）和手球比賽項目。奧運會后，國家體育館作為北京市一流體育設施，將成為集體育競賽、文化娛樂于一體，提供多功能服務的市民活動中心。該工程項目主要由體育館主體建筑和一個與之緊密相鄰的熱身館以及相應的室外環境組成。國家體育館坐落在北京奧林匹克公園中心區的南部，東臨中軸線廣場，南臨國家游泳中心。建設用地南北長約335米，東西寬約207.5米，總占地6.78公頃，建筑物總高度為42.47米，總建筑面積為80890平方米，館內設18000個座椅。

　　國家體育館的業主單位為國奧投資發展有限公司，是通過全球公開招標產生的項目法人單位，負責整個國家體育館的投資、建設和運營。該項目的設計單位是北京市建筑設計研究院，施工單位為北京城建集團有限責任公司，監理單位是北京建工京精大房工程建設監理公司。國家體育館工程為金屬屋面，外墻裝飾為玻璃幕墻，是目前國內設施最先進，功能最完善的體育館之一。工程于2005年5月開工建設，歷時約兩年半。
　　
　　照明設計單位為清華大學（建筑學院），照明施工單位為北京良業照明工程有限公司。本項目屬國家科技部863計劃“半導體照明規模化系統集成技術研究”（課題編號：2006AA03A170）的子課題一“國家體育館和奧運村照明系統規劃設計、集成結構分析、系統評價和標準”（課題責任人為國奧投資發展有限公司，課題依托單位為國奧投資發展有限公司）。