首都體育館修建于1968年，面積約為三萬多平方米，毗鄰奧林匹克飯店，是北京為本屆大學生運動會而安排的重點改造場館之一，也是大運會體操比賽及籃球、排球決賽賽場所在地。 為迎接大運會的到來，首都體育館參照國際標準對場館內各項基礎設施進行了翻修改建。屋面采用跨度為60米的彩色鋼板鋪頂，天棚重新吊頂更新，燈光音響全部更換，其中照度達到了2000Lx(國際標準為1500Lx)。在場館兩側，兩塊100平方米的彩色大屏幕格外引人注目，每平米6900個束點使圖象還原效果更加清晰。 為保證各國運動員的比賽，場館還對運動員休息進行了全面的裝修，并對休息室內的設施進行了改造，其中包括衛生間、休息室、更衣室等。 此外，場館還對通訊網絡進行了全面的改造，在5平米的范圍內就有一個信息接口（包括數據接口、語音電話、電視接口），確保了通訊的暢通無阻。同時，首都體育館為了達到世界同級別場館水平，在場館外側安設了太陽能路燈、太陽能廁所、太陽能電話等多項輔助設施。 這座體育館占地七公頃，總建筑面積四萬平方米，東西長一百二十二米，南北寬一百零七米，屋頂結構為平板型，變向空間鋼網架，跨度九十九米。館內有一萬八千個觀眾席，是北京市最大的現代化體育館。