国家体育馆场馆总面积约9.8万平方米；主要有主馆、冰球训练馆、更衣室等设施。
2007年11月，建成的国家体育馆建设用地南北长约335米，东西宽约207.5米，总占地6.78公顷，建筑物总高度为42.47米，总建筑面积为80890平方米，馆内设1.8万个座椅。为金属屋面，外墙装饰为玻璃幕墙。由北京建筑设计研究院和北京城建设计研究总院联合设计，北京城建集团施工总承包。
2019年12月，国家体育馆扩建训练馆建筑面积13726平方米，含地上两层、地下一层，用钢量约1500吨。扩建训练馆的建筑以“中国折扇”造型为设计元素，采用混凝土框架结构支承的大跨楼盖结构，楼盖共包含8榀钢桁架，桁架高度约为5米、跨度为38.4米，将与原国家体育馆结构屋面实现无缝衔接。
训练馆
国家体育馆训练馆集中体现了冬奥会的冰雪元素。训练馆的外立面设计采用冰块造型的玻璃幕墙设计，863块一面光滑、一面具有凹凸质感的冰花图案的压花玻璃组合在一起，在灯光照射下，像用冰块垒砌而成。
更衣室
国家体育馆共有14个更衣室，每个都有171平方米，其中包括运动员磨刀室、储藏室、卫生间、淋浴室、按摩室、教练室和更衣室。
下沉广场
国家体育馆在场馆的西侧、北侧设置了一定的下沉广场，赛时运动员、媒体、贵宾等人员可以通过下沉广场直接进入场馆。在体育馆东侧和南侧设置了缓坡式观众聚散广场，观众和赞助商可直接从城市道路通过缓坡式聚散广场进入体育馆的观众层，避免与运动员、媒体、贵宾和车辆的交叉。
2005年5月28日，国家体育馆工程正式开工。原中共中央政治局委员、北京市市委书记、第29届奥运会组委会主席刘淇，北京市市长、第29届奥运会组委会执行主席王岐山等市领导参加了开工仪式。
国家体育馆建设初期，20多米深基坑使用了首钢的钢渣配重，解决由于地下水外渗造成的建筑物抗浮问题，消纳废钢渣3.3万立方米，达800吨。
2007年11月22日，国家体育馆完工通过验收。
截至2008年2月初，国家体育馆完成幕墙安装，此次的幕墙安装分明框幕墙、点式幕墙和铝板玻璃三大类，总面积约为19000平方米。玻璃全部采用的是中空LOW-E玻璃，它具有保温、隔热、防紫外线等效果，保证场馆内人员不受外面气候影响，能正常进行比赛等活动。同年7月27日，国家体育馆正式向各国运动员开放。
2018年8月，为服务2022年冬奥会，国家体育馆初步形成改造方案。同年12月28日，国家体育馆改造工程开工。
2019年12月25日，国家体育馆扩建部分主体结构施工完成。
2020年12月，国家体育馆改造工程正式完工，除对其主馆进行改造，增加制冰功能和除湿系统外，还在其北侧新建冰球馆作为训练馆，并增设更衣室等设施。扩建部分采用仿冰玻璃砖设计，最大限度减少照明能耗。室内将增加空气净化功能，90%的空间将具有空气净化能力，并装备传感器，实现自动调节新风，充分体现了建筑可持续性。改造后的国家体育馆冰面既可满足赛时需要，也可转换为花滑、短道速滑等项目，极大提高了利用率。同时，场馆还实现了冬季和夏季运动项目的“两栖”能力，具备场地双向转换的能力。
2021年10月30日，来自齐齐哈尔市体育局的中方制冰团队，开始了冰面划线的各项工作。
2021年10月27日，国家体育馆正式公布昵称——冰之帆，与同在奥林匹克公园的“冰立方”“冰丝带”等完美融合。
2021年11月，作为北京冬奥会男子冰球的主比赛场地，国家体育馆将举行“相约北京”冰球国内测试活动。从上周起，国家体育馆的制冰工作开始进行。同年11月2日，冰面厚度将达到赛时要求的3.5厘米。
2022年2月，国家体育馆引进3吨重的“巨无霸”洗衣机两台，及1吨重的烘干机3台。为参与冰球赛事及场馆训练的运动员、教练员等约7000人提供衣物洗涤服务。
2022年2月8日，作为北京冬奥会、冬残奥会冰球比赛场馆，国家体育馆的软硬件设施条件均得到国际冰联的充分认可。
综述
国家体育馆以中国“折扇”为设计灵感，采取由南向北的波浪式造型，屋面轻盈而富于动感。充分体现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的奥运理念和“节俭办奥运”的原则，注重功能设计、环保设计和美感设计相结合，体现了功能第一、技术第一、满足比赛、遵守规范、节能环保、赛后利用的设计原则。
国家体育馆位于奥林匹克公园中心区的南部，与“鸟巢”和“水立方”和国家会议中心比邻而居。由于比赛场馆和场馆对空间高度的要求不同，国家体育馆以中国“折扇”为设计灵感，这种波浪造型也巧妙地连接了与之南北相应的平顶造型“水立方”和单曲面造型的国家会议中心，使得奥林匹克公园内的城市景观达到协调统一。
设计特点
国家体育馆采用多功能技术的复合屋面解决了屋面雨点噪声问题，减少对体育馆正常使用的干扰。屋顶采用九层复合结构。
设计理念
绿色奥运
国家体育馆地基里“藏”有8万多吨废钢渣。
“这不仅保护了环境，更是变废为宝。”国家体育馆根据设计要求要挖深20多米进行地基的浇筑，而地基浇筑后进行回填。以往回填的物质通常都是砂石料，而砂石料又是不可再生资料，国家体育馆需要的数量又非常多，如果这样回填造成极大的浪费。根据多方面的考察国家体育馆地基尝试采用废钢渣代替传统砂石进行回填取得了成功。
钢渣是利用首钢炼钢过程中产生的废弃多年、堆积如山的炼钢剩余钢渣，经过加工处理，各项技术指标均符合国家规范要求。国家体育馆使用钢渣回填既满足了施工需要，使35000立方米约8万吨的废料变废为宝，节约工期，贯彻了绿色奥运的精神。
人文奥运
国家体育馆为通行无碍方便残疾人进入体育馆，观众席正北侧一片面积超过300平方米的平台，没有设立任何座席，是专门为残疾人观众准备的轮椅看台。在国家体育馆，使用轮椅的残疾人可以通过缓坡或者6部残疾人专用电梯直接来到轮椅看台。残疾观众可以坐在自己的轮椅上观看比赛。整个区域约可容纳120名乘坐轮椅的残疾人。
国家体育馆全景
两位邻居：“鸟巢”和“水立方”
科技奥运
在清除噪音方面，国家体育馆采用中国国内比较罕见的9层多功能金属复合材料的夹层设计，厚25厘米，由水泥板、玻璃棉、防水层、吸隔声材料组成，并在最外层喷涂吸音材料，最大限度地减少屋外噪音的影响，解决了目大多数体育建筑普遍存在的屋面雨点噪声问题，减少对体育馆正常的干扰。
国家体育馆四周的玻璃幕墙采用了中空low-E玻璃和金属板组合的形式，全部采用双层玻璃。双层玻璃间的空隙充有氧气，既起到了良好的保温隔热作用，也有效地降低了噪音影响。此外，场馆内的空调和制冷设备也进行了专门的消声减噪设计，最大限度为观众创造一个宁静舒适的观赛环境，即使室外是倾盆大雨，室内也不会听到任何噪音，提高了体育馆的声学设计品质。
太阳能光伏发电设备
体育馆南侧建设的并网太阳能光伏发电站，是中国第一个与体育馆建筑主体相结合的太阳能发电系统。太阳能电池板安装在体育馆屋顶和南面局部玻璃幕墙上，不仅能发电，还具备为建筑物提供遮阳、采光、挡雨的功能。电站的发电量主要负责为地下车库提供照明，避开了白天电网的用电高峰。
保温玻璃幕墙
国家体育馆采用低辐射的中空玻璃与金属板组合的保温玻璃幕墙，充分利用自然采光，有效降低场馆运营成本。
空调通风系统
国家体育馆为降低建筑能耗，采用了分区空调系统，观众席分为若干个区，分别设置空调通风系统，方便控制，提高运行效率。观众区采用座椅下送风的分层空调方式，仅维持高大空间的下部室温，节省能量。
集中垃圾收集处
国家体育馆除正常情况下的生活垃圾分类收集外，对比赛期间产生的大量废弃物进行特殊处理，在馆内各层设集中垃圾收集处，收集到地下室垃圾清运间。厕所为中水冲洗，节省了宝贵的自来水资源。同时，结合建筑及室外工程特点，雨水收集利用，节省水资源。
体育赛事
2007年11月28日至12月3日，承办2007“好运北京”体操国际邀请赛。
2007年11月30日至12月3日，承办2007“好运北京”蹦床国际邀请赛。
2008年1月20日至25日，承办2008“好运北京”轮椅篮球国际邀请赛。
2008年5月29日，国家体育馆首次进行奥运转场演练。
2022年2月26日上午9点开始，作为冬残奥会冰球项目举行的唯一场馆，国家体育馆正式进入冬残奥时间。未来一周，8支残奥冰球队将在这里进行场地适应性训练。3月5日，国家体育馆将开启冬残奥会冰球的首场比赛。
2021年3月，经国际残奥委会批准，北京冬奥组委发布了北京2022年冬残奥会V2.3版单元竞赛日程。残奥冰球于2022年3月4日—13日在国家体育馆举行。
文艺活动
2012年12月31日，中央电视台《启航2013——元旦晚会》在国家体育馆隆重开场。
2013年1月6日，“ONE DAY”黄韵玲作品群星演唱会在国家体育馆举行。刘若英、那英、罗大佑、齐秦、齐豫、林俊逸6位实力唱前来助阵。
2013年1月19日晚7点30分，“2012 CCTV体坛风云人物”颁奖盛典在国家体育馆举行。
2014年3月28日，韩国艺人Rain（郑智薰）在国家体育馆举行北京‘Rain Effect 2014 Showcase‘。
2015年1月31日，李易峰“峰狂2015 Fans Meeting”北京演唱会在国家体育馆举行。
2018年6月1日，黄绮珊“只有你”北京演唱会在国家体育馆举行。
2014英菲尼迪万人盛典
奥运会后，国家体育馆是北京设施最先进、座席最多的室内运动馆，以组织各类国际国内专业体育赛事和大型体育、文艺商业性表演活动为主导功能。
2022年北京冬奥会赛后，冰球将作为国家体育馆未来长期发展的运动项目，国家体育馆将用以引进世界顶级冰球赛事，举办各类冰球培训，宣传冰球文化。
国家体育馆除开展群众冰雪、青少年冰雪活动外，还将冰雪产业与文化、旅游、科技进行融合。
