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）。
国家大剧院主体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2398席（含站席），主要演出歌剧、舞剧等；音乐厅2019席（含站席），用于演奏大型交响乐和民族乐；戏剧场1035席（含站席），以上演戏曲、话剧等为主。
在国家大剧院内，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。
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。