國家體育場頂面呈馬鞍形，長軸332.3米，短軸296.4米，最高點高度68.5米，最低點高度42.8米..“鳥巢”外部結構主要由巨大的門式鋼架組成，共24根桁架柱，已吊裝20根桁架柱和2根下柱。國家體育場頂面呈馬鞍形，長軸332.3米，短軸296.4米，最高點高度68.5米，最低點高度42.8米..
新設計方案在保持“鳥巢”建築風格不變的前提下，對結構布局、建築截面形式、材料利用率等問題進行了大幅調整和優化。取消了原設計方案中的可開啟式屋頂，加大了屋頂的開口，並通過優化鋼結構大大降低了用鋼量。大跨度屋頂支撐在24根桁架柱上，間距37.96米。主桁架呈放射狀布置在屋頂中部的開口周圍，22根主桁架是直的或接近直的。為了避免過於復雜的節點，少數主桁架在內環附近被截斷。大量的鋼結構是由鋼板焊接而成的箱形構件，交叉布置的主桁架與屋頂和立面的子結構壹起形成了“鳥巢”的特殊建築造型。主看臺采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系，與大跨度鋼結構完全分離。