內部概貌
國家大劇院內有四個劇場，中間為歌劇院、東側為音樂廳、西側為戲劇場，南門西側是小劇場，四個劇場既完全獨立又可通過空中走廊相互連通。另外其內部還有許多與劇院相配套的設施。
歌劇院
（1）概述
歌劇院是國家大劇院內最宏偉的建筑，以華麗輝煌的金色為主色調。主要上演歌劇、舞劇、芭蕾舞及大型文藝演出。
歌劇院觀眾廳設有池座一層和樓座三層，共有觀眾席2398個（含站席）。
歌劇院有具備推、拉、升、降、轉功能的先進舞臺，可傾斜的芭蕾舞臺板，可容納三管樂隊的升降樂池。這些世界領先水平的舞臺機械設備為藝術家的現場表現提供了豐富可能。
（2）舞臺
歌劇院舞臺采用“品”字形舞臺形式，包括主舞臺、左右側臺和后舞臺。
舞臺具備推、拉、升、降、轉五大功能，可迅速地切換布景。主舞臺有六個升降臺，既可整體升降又可分別單獨升降。左右側臺各有六臺可橫向移動的車臺，通過與主舞臺升降臺互換位置，可以遷換場景，也可以參與演出。
后舞臺下方距地面15米處，儲存有一個芭蕾舞臺臺板，主舞臺升降臺下降后，芭蕾舞臺可移動到主舞臺臺面上，用于芭蕾舞演出。這塊國內面積最大的無縫隙專用芭蕾舞臺板，同時也是國內唯一的可傾斜式芭蕾舞臺板，可傾斜至5.7度。臺面使用俄勒岡木制成，并用三層結構來增加彈性，能最大限度地保護芭蕾舞演員的足尖。
舞臺上方柵頂高度為32米，吊桿、燈光橋、燈光渡橋通過鋼絲繩懸掛在空中。61道電動吊桿，78臺軌道單點吊機，24臺自由單點吊機，分別用于懸掛幕布和景片。燈光橋、燈光渡橋、燈光吊架將1588盞用于演出的燈具點綴在歌劇院舞臺的上方，燈光反應快，可以在幾秒鐘內變換造型。
（3）樂池
歌劇院樂池面積120平方米，可容納90人的三管編制樂隊，也可升至觀眾席水平位置變成觀眾席。
在樂池中，特別為指揮設計了專用升降臺，指揮可以以這種特別的方式出場、謝幕。
（4）墻面
歌劇院在墻面上安裝了弧形的金屬網，聲音可以透過去，而金屬網后面的墻是多邊形，這樣就形成了視覺的弧形和聽覺空間的多邊形，做到了建筑聲學和劇場美學的完美結合，使得混響時間達到1.6秒的極佳效果。
音樂廳
（1）概述
音樂廳潔白肅穆，色調風格寧靜、清新而高雅，以演出大型交響樂、民族樂為主，兼顧其它形式的音樂演出。
音樂廳觀眾席圍繞在舞臺四周，設有池座一層和樓座二層，共有觀眾席2019個（含站席）。
音樂廳內擁有國內最大的管風琴。
音樂廳內一切建筑和裝飾設計都為聲學效果服務，實現了建筑美學和聲學美學的完美結合。
（2）演奏臺與觀眾席
音樂廳根據音樂會演出的特點，采用改良的鞋盒式設計，即坐席以圍坐式環繞在舞臺四周，使舞臺處于劇場的中心區域，以便聲音能更好地擴散和傳播。
音樂廳演奏臺設在池座一側，演奏臺寬24米、深15米，能滿足120人的四管樂隊演出使用。
演奏臺由固定臺面和三塊演奏升降臺構成。通過控制演奏升降臺高度的變化，可以形成階梯式的演奏臺面，將不同樂器的演奏清晰地展現在觀眾面前。演奏臺前部的鋼琴升降臺可將三角鋼琴緩緩升起，浮現在觀眾的視野之中。
為滿足大型合唱演出需要，演奏臺后方觀眾席二層的座椅可供180人合唱隊使用。
（3）“鎮廳之寶”——管風琴
安放于音樂廳的管風琴造型典雅，音色飽滿，是目前國內體積最大、栓數最多、音管最多、音色最豐富的一架，擁有94個音栓，發聲管達6500根之多。
該管風琴出自德國管風琴制造世家——約翰尼斯·克萊斯，與著名的德國科隆大教堂管風琴系出同門，能滿足各種不同流派作品演出的需要。
管風琴的存在為音樂廳更添高貴典雅之氣，因此被形象地稱為音樂廳的“鎮廳之寶”。
（4）天花板
音樂廳的天花板被打造成一件抽象的現代藝術作品，形狀不規則的白色浮雕像一片起伏的沙丘，又似海浪沖刷的海灘。
天花板上看似凌亂的溝槽實際上經過了特別的聲學設計，使聲音能夠被擴散反射，更加均勻、柔和。精美的天花板其實是特制的聲擴散裝飾板。
天花板使用纖維石膏成型板制成，材質厚重，能夠有效地防止低頻吸收，增強廳內的低頻混響時間，使低音效果（如管風琴、大管、大提琴等）更加具有震撼力和感染力。
為達到聲效的完美，在頂棚的下面還懸掛了一面龜背形狀的集中式反聲板，俗稱“龜背反聲板”，它的作用是將聲音向四面八方散射。
（5）墻面
音樂廳舞臺四周的墻面采用了聲學擴散墻，墻面有如站立起來的鋼琴琴鍵，凸凹起伏、不規則排列。其凹凸的尺寸和形狀經由數論精確計算得出，能擴散反射來自演奏臺的聲音，保障演出者良好的自我聽聞和相互聽聞，有利于樂隊更好地發揮表演水平。
音樂廳的側墻則采用與天花板類似的聲擴散裝飾板，墻壁表面輕微凹凸的效果同樣經過特殊設計。通過這些凹凸不平的紋理，能將聲音均勻地擴散反射至音樂廳空間內的每個角落。
在這些量身設計的綜合作用下，音樂廳的混響時間可以達到2.2秒的優質音效。
戲劇場
（1）概述
戲劇場是國家大劇院最具民族特色的劇場，以中國紅為主色調，真絲墻面烘托出傳統熱烈的氣氛。主要上演話劇、京劇、地方戲曲等演出。
戲劇場觀眾廳設有池座一層和樓座三層，共有1035個席位（含站席）。
戲劇場舞臺擁有先進的舞臺機械設備，可以把獨特的創作變成表演的現實。其獨特的伸出式臺唇設計，非常符合中國傳統戲劇表演的特點。
（2）舞臺
戲劇場舞臺具有“伸出式”和“鏡框式”兩種樣式，可配合劇目需要選擇使用。“伸出式”舞臺樣式時，觀眾廳前部的臺板升起成為舞臺的一部分，形成伸出式臺唇，臺下的觀眾可以更近距離地觀看臺上的表演，非常符合中國傳統戲劇表演的特點。而當臺板不升起時，這部分區域可作為樂池使用，這時舞臺看上去就像一個鏡框，因此被稱為“鏡框式”舞臺樣式。
戲劇場舞臺區域分為主舞臺和左右輔臺。主舞臺安裝的“鼓筒式”轉臺，由13個升降塊和2個升降臺組成，既可整體升降又可分別單獨升降，還可以制造邊升降邊旋轉的舞臺效果，整套舞臺機械在世界上處于先進地位。
（3）墻面
戲劇場觀眾廳墻面采用與音樂廳舞臺墻面類似的聲擴散墻面，看上去象凸凹起伏的、不規則排列的豎條。大量不規則排列的凹凸槽整體上形成聲音的擴散反射，可保證室內聲場的均勻性，使聲音更美妙動聽。
墻面使用特制的絲綢布加以包裹，形成了以紅色為主，與黃色、紫色等相間排列的墻面圖案。燈光照在墻面上，烘托出親切、熱烈而傳統的氣氛，營造出頗具中國特色的劇場氛圍的同時，也能起到很好的吸音效果。
小劇場
（1）概述
小劇場是國家大劇院最具多樣性可能的多功能劇場，整體色調清新、風格典雅，可以適應室內樂、小型獨奏獨唱、小劇場話劇、小劇場歌劇、現代舞等多種藝術門類的演出。
小劇場觀眾席共設有19排，556個席位（含活動座椅）。小劇場于2009年9月落成，2009年10月正式啟用。它的落成啟用不僅進一步擴充了國家大劇院表演藝術功能，也使得北京現有小劇場群落的演出功能更加豐富。
（2）舞臺及觀眾席
小劇場采用盡端式舞臺。舞臺由兩塊升降平臺組成，可根據需要整體升降或分別單獨升降。
舞臺背后的隔音墻和落地鋼化玻璃墻，可以向左右兩端折疊收縮。待兩面墻完全打開后，面積超過500平方米的室外下沉廣場猶如后花園般呈現眼前，既可作為演出的背景，也可直接作為舞臺納入演出，給藝術創作者提供了更大的想象和發揮空間。
觀眾座位共計556席，可根據劇目進行靈活調整，其中電動伸縮看臺14排計411席，活動座椅5排計145席。
（3）天花板及墻面
小劇場的白色浮雕天花板與音樂廳類似，聲擴散墻面與戲劇場墻面相似，加上有保溫及隔音效果的隔斷墻，種種量身設計可使聲音均勻、柔和地擴散反射。