โรงละครแห่งชาติประกอบด้วยโรงละครโอเปร่า หอจัดคอนเสิร์ต โรงละครอุปรากรจีน โรงละครเล็ก ตลอดจนสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ แผนออกแบบของโรงละครแห่งชาติจีนได้ผ่านการประกวด 2 รอบ มีหน่วยงานออกแบบ 36 แห่งจาก 10 ประเทศ ได้เสนอแผนออกแบบ 69 ฉบับเพื่อการคัดเลือก ในที่สุด ได้เลือกแผนออกแบบของนายพอล แอนดรู（Paul Andreu）ผู้ออกแบบชาวฝรั่งเศส ซึ่งเป็นผู้ออกแบบสนามบินกรุงจาการ์ตาของอินโดนีเซีย สนามบินไคโรของอียิปต์และสนามบันผู่ตงเซี่ยงไฮ้ของจีนและหอกีฬาเมืองกว่างโจวของจีน
โรงลงครโอเปร่าเป็นสิ่งก่อสร้างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดภายในโรงละครแห่งชาติจีน ใช้สีทองเป็นสีหลัก เป็นสถานที่จัดแสดงละครร้อง ละครรำ บัลเลต์ และการแสดงศิลปวัฒนธรรมขนาดใหญ่ต่างๆ ที่นั่งผู้ชมมี 3 ชั้น สามารถจุผู้ชมได้ 2,207 คน ภายในมีเวทีทันสมัยที่มีสมรรถนะใหม่ต่างๆ เช่น ขึ้น ลง หมุน หรือขยับเลื่อนเข้า-ออก มีพื้นที่สำหรับวงดนตรีที่ขยับขึ้นลงได้ และมีเวทีทางขึ้นลงสำหรับวาทยกรโดยเฉพาะ อุปกรณ์เวทีที่ทันสมัยเหล่านี้ได้เพิ่มสีสันให้กับการแสดง สามารถเพิ่มความเป็นไปได้ให้กับการแสดงเท่าที่จะมากได้
หอจัดคอนเสิร์ตมีการออกแบบอย่างสูงส่งงดงาม เหมาะที่จะบรรเลงดนตรีพื้นเมืองและดนตรีซิมโฟนีขนาดใหญ่ สามารถรองรับการจัดคอนเสิร์ตได้ทุกรูปแบบ บรรจุผู้ชมได้ 1,859 คน ภายในหอจัดคอนเสิร์ตมีออร์แกนท่อ หรือ ออร์แกนโบสถ์ขนาดใหญ่สุดของจีนหลังหนึ่ง ประกอบด้วยท่อเสียงทั้งใหญ่และเล็ก 6,500 ท่อ ตอบสนองความต้องการแสดงบทประพันธ์ดนตรีรูปแบบต่างๆ
โรงละครอุปรากรจีนเป็นโรงละครที่มีเอกลักษณ์พิเศษของความเป็นจีนมากที่สุดในโรงละครแห่งชาติ เพราะใช้สีแดงเป็นสีหลัก เป็นสถานที่จัดแสดงละครพูด งิ้วและการแสดงพื้นบ้านรูปแบบต่างๆ ของจีน ที่นั่งผู้ชมมี 3 ชั้น สามารถจุผู้ชม 1,036 คน เวทีของโรงละครและงิ้วมีอุปกรณ์เครื่องจักรกลที่ทันสมัย สามารถทำให้ผลงานประพันธ์ที่มีเอกลักษณ์พิเศษต่างๆ ปรากฏเป็นความเป็นจริงได้
