山西体育中心东临太原市滨河西路，西接晋阳湖，是一个建筑组群，包括60000座主体育场、8000座体育馆、3000座游泳跳水馆、1500座自行车馆、综合训练馆、射击射箭馆、国际体育交流中心、体育训练基地，加上广场和绿地，占地面积1238亩。
体育中心东北部为主体育场，朝向城市中心，为主要人流提供了绝佳的视点；西北部为射击射箭馆、体育训练基地；西南部为自行车馆、体育馆、游泳跳水馆；东南部位综合训练馆、国际体育交流中心。主体育场、体育馆、游泳跳水馆、自行车馆四大体育设施通过高架步行平台加以连接。
主体育场总建筑面积90066平方米，占地面积为79884平方米，比赛场地面积22500平方米。场内共设60016个观众座席，铺设国家田联标准400米赛道共计10条，中央为国际足联标准的足球草坪。主体育场上部钢结构罩棚呈弧形状，东西高、南北低，覆盖看台观众席。罩棚最宽处约68米，最窄处约49m，罩棚外边缘南北向最长处约293米，东西向最宽约275米。整个罩棚外立面落于混凝土结构上，屋面与墙体浑为一体，采用三角形管桁架空间悬挑结构。
体育馆总建筑面积为37791平方米，占地面积为26058平方米。场地包括比赛场、训练馆，共设8135个观众坐席。
游泳跳水馆占地面积16057平方米，总建筑面积29470平方米，室内面积为26985平方米。游泳跳水馆下部为钢筋混凝土框架，剪力墙结构，上部为钢结构屋盖，层高约20米，分为主、副两馆，主馆为国际标准游泳比赛池、国际标准跳水训练池，游泳池规格为50*25米，深2~3米，共10条泳道，跳水池的规格为25*25米*，深5~7米。副馆为标准热身训练池，游泳池规格为50*21米，深1.4~1.8米，共8条泳道。
自行车馆占地面积16757平方米，设计座席1500个，场馆全封闭，地下、地上共三层。其中，地下一层为运动员、嘉宾、裁判员及辅助人员入场通道；地上一层中间为标准的250米木质赛道和场地，四周为贵宾、运动员、新闻媒体、技术官员、场馆运营、安保、设备用房；地上二层为看台及附属用房。
射击射箭馆面积18500平方米，分为五馆一场一库，分别为10米气枪馆（70个靶位）、25米手枪馆（14组）、50米射击馆（60个靶位）、决赛馆、射箭冬季室内训练馆、射箭室外训练场和枪弹库。
山西国际体育交流中心占地面积3.45万平方米，是集新闻发布、赛事转播、体育交流、运动员转训等功能为一体的综合体。
山西体育中心由中建国际（深圳）设计顾问有限公司设计。
深植于山西民间文化的各种民俗体育活动形态与寓意巧妙地融入山西体育中心这组现代体育建筑组群中：主体育场取大鼓之形、灯笼之构、剪纸之饰等地方元素抽象成型，其余四馆以流畅的曲线为基本造型，自行车馆、体育馆、游泳跳水馆合为一体，与综合训练馆连成一线，似巨龙飞舞。体育训练基地整体呈鲤鱼跃龙门态势，高架步行平台仿若飘带，结合景观设置的浅水池隐喻着黄河支流-汾河与山西人民之间的不解情缘。
主体育场建筑外形酷似一面浑圆敦实的大鼓，具有淳朴内敛的气质，符合山西人的性格特点，寓意深刻、大气磅礴；幕墙结构运用了灯笼的编织手法，同时提取山西地方剪纸艺术的图案加以抽象化运用，以“中国红”为主色调，以透明阳光板来模拟剪纸的图底关系，通过随机组合来形成表皮肌理。
主体育场西北侧的体育训练基地和公寓以及通往体育场二层观众平台的人行坡道也是曲线造型，与体育场馆造型遥相呼应。
2011年
2011年度山西省建筑业新技术应用示范工程
山西体育中心主体育场
2012年
山西省第七届“太行杯”土木工程大奖
山西体育中心主体育场
2012年
2012年中国安装之星奖
山西体育中心主体育场
2012年
2012年度山西省建设工程“汾水杯”质量奖
山西体育中心体育馆
2012年
2012年度山西省建设工程“汾水杯”质量奖
山西体育中心主体育场
2013年
2013年度山西省建设工程“汾水杯”质量奖
山西体育中心自行车馆
2013年
2013年建筑设计奖（建筑创作）银奖
山西体育中心
2013年
2013年建筑设计奖（建筑结构）银奖
山西体育中心体育场
2013年
第十一届中国土木工程詹天佑奖
山西体育中心主体育场
2013年
2012～2013年度中国建设工程鲁班奖（国家优质工程）
山西体育中心主体育场
机构荣誉
2020年11月，被山西省人力资源和社会保障厅、山西省总工会授予“2020年山西省五一劳动奖状”。
2020年12月，被国家体育总局授予“2020年全国体育事业突出贡献奖（集体）”。
2009年3月27日，山西体育中心开工建设。
2011年，山西体育中心竣工。
2012年8月，山西体育中心体育场、体育馆、游泳跳水馆投入使用。
2011年9月4日，山西体育中心被国家体育总局命名为“国家全民健身示范基地”，并被授予国家自行车队、游泳队、举重队、蹦床集训队训练基地以及中国武术基地。
2016年，山西体育中心射击射箭馆开工建设。
2017年12月，山西国际体育交流中心开工建设。
2018年12月，山西国际体育交流中心完工。
2020年11月29日，山西体育中心被授予国家跆拳道队、空手道队训练基地。
