中国国家大剧院由法国著名建筑师保罗・安德鲁设计。国家大剧院在巨大的绿色公园内被一泓碧水环绕着的椭圆形银色大剧院，钛金属板和玻璃制成的外壳与昼夜的光芒交相辉映。国家大剧院的四周是部分透明的金色网状玻璃墙，透明的穹顶从建筑内部能够看到外面的天空。整个大剧院犹如“一滴晶莹的水珠”，也有人称它为“蛋壳”。在保罗・安德鲁看来，中国国家大剧院要表达的，是内在的活力，是一种在外部宁静笼罩下的内部生机。当人们把它称作“蛋壳”的时候，他觉得再恰当不过了。因为一个简单的蛋壳，里面孕育着生命。而且，同一只真正的蛋比起来，大剧院的外壳不是全封闭的，它展现了一种开放意识，就像一个已经被人敲破的、正准备打开的蛋一样。所以，保罗・安德鲁的设计灵魂是：外壳、生命和开放。
据专家介绍，中国国家大剧院具有以下三大亮点：
亮点一：穹形屋顶无柱支撑。大剧院的屋顶是个半椭圆形大穹体，好比倒扣着的“蛋壳”。其内部骨架由钢结构焊接而成，东西轴跨度212米，南北轴跨度144米，周长达6000多米，其面积之大可以将整个北京工人体育场罩住，总重达6750吨，是中国建筑之最。竣工后，整个结构将没有一根柱子支撑，全靠弧形钢梁承受巨大重力。
亮点二：玻璃幕墙透视长街。国家大剧院的椭球屋面由两万多块钛金属板和1200多块大小不等的有色玻璃组成。椭球体面对长安街部分为一个渐开式玻璃幕墙，形状就像一个逐渐垂下来的水滴形状。晚上，来往于长安街的行人和乘客可以通过晶莹剔透的玻璃幕墙，观赏到国家大剧院金碧辉煌的观众休息大厅，而进入到国家大剧院的观众也可以从剧院中欣赏长安街上川流不息的车流和人流。
亮点三：露天水池四季荡漾。国家大剧院置身于碧波荡漾的水池之中，使整个建筑仿佛漂浮于水面之上，行人需从一条80米长的水下通道进入演出大厅。通道两侧被规划为艺术博物馆、艺术品商场等。当人们走进歌剧院的时候，似乎步入了一个美妙的艺术世界。为了不让观众在进入的时候过于突兀，设计者还规划设计了一条长长的通道，观众步行其间，仿佛进入一个由水与现实世界隔开的梦幻境界。
国家大剧院位于北京市心脏地带,西长安街沿线,与人民大会堂和天安门广场相邻,占地面积11.89万平方米,总建筑面积21.75万平方米(包括地下车库近4.66万平方米)。国家大剧院中心建筑为独特的壳体造型，高46.68米，地下最深32.50米，周长达600余米。壳体表面由18398块钛金属板和1226多块超白玻璃巧妙拼接，营造出舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果。壳体周围是面积达3.55万平方米的人工湖及由大片绿植组成的文化休闲广场，不仅美化了大剧院外部景观，也体现了人与自然和谐共融的理念。国家大剧院北入口与地铁天安门西站相连在入口处设有售票厅，走过波光粼粼、梦幻仙境般的80米水下长廊，从橄榄厅乘扶梯而上便进入了大剧院内部的公共大厅，三个专业剧场展现于眼前：中间为歌剧院、东侧为音乐厅、西侧为戏剧场，三个剧场既相对独立又可通过空中走廊相互连通。歌剧院2,398席，主要演出歌剧、舞剧等；音乐厅2019席，用于演奏大型交响乐和民族乐；戏剧场1035席，以上演戏曲、话剧等为主。
国家大剧院内，除了三大专业剧场和一个试验小剧场以外，还设有水下长廊、展厅、橄榄厅、图书资料中心、新闻发布厅、天台活动区、纪念品店、咖啡厅等为丰富大众文化生活而创造的活动区域，可谓展现大剧院无限魅力的“第五空间”。徜徉其中，将会感受艺术的陶冶，获得精神上的愉悦。国家大剧院内设有齐全的剧院配套设施，包括化妆间、练琴房、排练厅、指挥休息间、演员休息厅、演员候场区、换装间、道具间、绘景间、贵宾厅、礼仪大厅等。
国家大剧院歌剧院是国家大剧院内最宏伟的建筑，以华丽辉煌的金色为主色调。歌剧院主要上演歌剧、舞剧等、芭蕾舞及大型文艺演出，歌剧院的观众厅观众厅设有池座一层和楼座三层，有观众席2091席(不包括乐池)。歌剧院有具备推、拉、升、降、转功能的先进舞台、可倾斜的芭蕾舞台板、可容纳三管乐队的升降乐池。
舞台采用“品”字形舞台形式，由一个主台、两个侧台和一个后台构成，舞台具备推、拉、升、降、转五大功能，可迅速地切换布景。其中，主舞台有6个升降台，既可整体升降又可分别单独升降。舞台的左、右侧台各有6台可以横向移动的车台，通过主舞台升降台互换位置，可以迁换场景。后舞台下方距地面15米处，储存有一个芭蕾舞台台板，主舞台升降台下降后，芭蕾舞台可移动到主舞台台面上，用于芭蕾舞演出。台面用的是俄勒冈木，并用三层结构来增加弹性，保护了芭蕾舞演员的足尖。这也是国内面积最大的无缝隙专用芭蕾舞台板，台面可倾斜至5.7度。由于穹顶高度的限制舞台和部分观众席位于地下。舞台上方栅顶高度为32米。吊杆、灯光桥、灯光渡桥通过钢丝绳悬挂在空中。61道电动吊杆，78台轨道单点吊机，24台自由单点吊机，灯光桥、灯光渡桥、灯光吊架将1588盏用于演出的灯具点缀在歌剧院舞台的上方，灯光反应快，可以在几秒钟内变换造型。舞台顶部还设置了60多道吊杆和幕布，可以制造不同的演出场景。
乐池面积为120平方米，可容纳90人的三管编制乐队，也可升至观众席水平位置变成观众席。在乐池中，还特别为指挥设计了专用升降台，指挥可以以这种特别的方式出场、谢幕。
国家大剧院歌剧院在墙面上安装了弧形的金属网，声音可以透过去，而金属网后面的墙是多边形，这样就形成了视觉的弧形和听觉空间的多边形，做到了建筑声学和剧场美学的完美结合，其混响时间为1.6秒，符合歌剧及舞剧等的演出要求。
国家大剧院歌剧院设有6个单人化妆套间，6个单、双人化妆间，18个中化妆间，2个乐队指挥休息套间，6个乐队用大化妆间，8间练习琴房。
国家大剧院歌剧院舞台尺寸
台口宽度：18.6M；台口高度：14M
主舞台台宽：32.6M；主舞台台深：32.6M
台上净高：32M；
左右侧台宽：21.6M；左右侧台深：25.8M
后舞台台宽:24.6M；后舞台台宽：23.6M
