國家體育場建設中采用了先進的節能設計和環保措施，如良好的自然通風和自然采光、雨水綜合回收、利用可再生地熱能、應用太陽能光伏發電技術等。“鳥巢”的原貌是不完全密封的鳥巢形狀，考慮到既能讓觀眾享受到自然的空氣和光線，又能最大限度地減少人工機械通風和人工光源帶來的能源消耗。
“鳥巢”使用的光源都是各種高效節能環保光源。步行廣場等戶外照明也盡可能采用太陽能發電照明系統。“鳥巢”足球場下方是312井地源熱泵系統。它在冬季吸收土壤中所含的熱量，通過地下換熱管為“鳥巢”提供熱量；
在夏季，它可以通過吸收土壤中儲存的冷能為“鳥巢”提供冷量，從而節省大量電力資源。“鳥巢”頂部安裝了特殊的雨水回收系統，收集的雨水最終成為可用於綠化、沖廁所、消防甚至沖洗跑道的回收水。許多先進的綠色環保措施使國家體育場成為名副其實的大型“綠色建築”。