国家大劇場は、天安門広場の西、人民大会堂の西側、西長安街の南側に位置し、国家大劇場の本体建築と南北両側の水中の長い回廊、地下駐車場、人工湖、緑地から構成され、敷地面積は11.89万平方メートルで、総建築面積は21.75万平方メートル（地下駐車場を含む）。

国家大劇場の中心建築はユニークなシェル形状で、高さ46.68メートル、最も深い地下32.50メートル、周囲は600メートル以上です。シェルの表面は、18398枚のチタンメタルプレートと1226枚以上の超白色ガラスが巧みに組み合わされ、舞台のカーテンが徐々に開く視覚的効果を醸し出しています。シェルの周りには、3.55万平方メートルの人工湖と大量の緑植物から成る文化レジャースペースがあり、大劇場の外観を美化するだけでなく、人と自然が調和して共存する理念を表現しています。

国家大劇場は、半楕円形をした建築物で、柔らかいトーンと光沢のあるチタンメタルで覆われており、前後には三角形に似たガラスカーテンウォールがあります。全体的な建築物は人工の水面に浮かぶようになっており、演出ホールに入るには80メートルの水中トンネルを通る必要があります。大劇場の形状は、新しく先進的で、独創的な構想であり、伝統と現代、ロマンスと現実を組み合わせたものです。国家大劇場の巨大な楕円形の形は、長安街にあるかのように「宇宙から来た客」のように見え、周囲の環境との衝突が目立ちます。