体育场采用马鞍型设计，建筑面积6.56万平方米，看台底部设计成6层楼房，有2个接待大厅和3个贵宾厅，140个工作间，并附有400平方米的综合训练厅，田径足球场可容纳6万观众，有10×8米彩色大屏幕显示等比赛器材和设施；体育馆呈六角形，建筑面积2.2万平方米，馆内比赛大厅长92.4米，宽78.4，高30米，8628个观众座位；游泳馆建筑面积2.17万平方米，环形走廊可作展览大厅，有大型比赛厅、游泳池、跳水池各1个，观众座位3200多个。
除3个主体场馆外，天河体育中心还附设有可供正式比赛的球类、体操、技巧、举重练习等场馆，以及新闻中心、儿童游乐园等设施。特别是1996年新辟的大世界保龄球馆，设施先进，设备齐全，球道采用最先进的美国AMF系统，是全国第一家世界级大型保龄球娱乐场所。六运会后，体育中心不断发展，相继兴建了棒球场、网球场、保龄球馆、门球场、室内卡丁车场、露天游泳池、健美乐苑等系列竞赛及群体活动场馆和项目场地。
1995年在国家体委提倡全民健身活动的号召下，体育中心率先实行了全面开放，修建了全国第一条健身路径，并增建了树林舞场、露天羽毛球场、乒乓球活动区、儿童活动区、健身小区、篮球俱乐部等各种群体设施，同时还有优美的园林绿化环境，中心内绿草如茵，处处充满亚热带的园林风情，配衬着整个宏伟的场地而成为一个园林式的体育公园。成为既可举办各种体育比赛，广泛开展群众体育活动，又可举办各类大型博览会，集健身、娱乐、休闲和展示于一体的大型多功能综合性活动场所。
天河体育中心已成为广州市城市建设成就的标志及爱国主义教育基地，被列为广州市的“窗口”，是广州市新城市中轴线上一个璀璨“亮点”。
天河体育中心已经成为天河商圈的中心点，附近有如广州购书中心、天河城、中信广场、建和大厦、宏城广场、城建大厦、天河大厦、市长大厦、大都会广场、维多利广场等等诸多大厦，
