国家体育馆的设计从满足奥运赛事和长期运营功能出发，按照内部功能决定外部形势的设计理念，设计了主馆和副馆同时举办不同活动的需要，主馆的大圆和副馆小园的流线造型和简洁连接，构成了一个连续动感的8字外部造型，8是吉祥数字，同时是对2008年奥运会这一特殊历史时刻的纪念，8字不仅体现出国家体育馆内部结构与外部造型的和谐统一，外部语言与建筑语言的协调，而且更能体现出人类运动的活力和追求完美的境界。其采用的绿色环保材料、节能材料、中水、光电技术、透明膜屋顶技术等，使绿色奥运、科技奥运这两大理念得到充分展示。
   《汉书》律历志第一上载:日月如合璧，五星如连珠。璧可用来象征日和月，而在商代，玉璧是用来象征巨大的天体。国家体育馆状若双连璧，纹如哥窑瓷，绚丽中闪烁着智慧的灵动，和谐中彰显出文明的璀璨。夜晚，其半透明的的轮廓在光的映射下，闪现出绿、红、黄等梦幻般的色彩和纹案。国家体育馆从构造、形状、和色彩等方面展示了自身的别具一格，它以玉的神韵阐释悠久的历史，以光的旋律描绘灿烂的未来。

    国家体育馆与国家体育场、国家游泳馆形成和谐统一，而又个性彰显的拓扑关系，并全面阐释了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的三大理念。