大同体育中心位于城市轴线端头，作为该市“现代新城”崛起的重要标志之一，规划用地约43.03公顷，总建筑面积约10.2万平方米，由主体育场、游泳馆、综合训练馆及室内体育馆四大主要单体建筑组成。

在体育中心的外形设计构思中，联想到了我国六大著名火山群的大同火山群，设计师们在这类遥远的地质演变过程中发掘灵感，呈现“韵律、深邃、比例”等构思的同时，也在视觉中让观仰之间更有层次，在大同盆地中，这一座洋溢着体育激情的“活火山”正透露着它的深邃与活力。

如果说，外部形态在呈现上采取了传统的、具有泥土气息的要素以人类尺度进行表现，那么与之相辅相成的内部空间，则选用了现代化的、富有表现力的且活跃的形态，以符合整体城市规划的大型建筑尺度进行表现。

体育场总座位约3万个，主要分四层，其中地下层为赛场、运动员设施、室内训练场和射击场，以及其他营运、仓储、设备等后场功能空间；第一层为平台层，是观众的主入口层以及下层看台层；第二层为官员/体校层，含包厢和技术室，平时可作为体校教室；第三层是上层看台层，包括半开放式观众大厅和观众设施。

体育场丰富的层次感好像云冈石窟的格局和韵律，反映了中国北方历史上多元文化和多民族融合的和谐特色。

在体育场的正西边是综合训练馆，场馆功能灵活多变，除了可以举办一些小型赛事以外，还可以作为篮球、网球、排球、乒乓球、体操、羽毛球等比赛或训练场地，在场馆顶部选用大面的采光窗，即使不需要室内照明，场馆依然宽敞明亮。