項目設計包括三個大劇場即歌劇院、戲劇場、音樂廳加一個小劇場。
歌劇院舞臺機械設備是國家大劇院基建項目采購中投資最大的項目。其不僅具有推、移升、降、轉的完善功能，可迅速切換布景的換景設備，世界獨創的車臺互換技術、還設置有可傾斜的芭蕾舞專用臺板車臺，吊桿、軌道單點吊機、自由單點吊機的數量居國內同類型劇院首位。
戲劇場舞臺采用由鏡框式舞臺到伸縮式舞臺的可變化形式，設有主舞臺、左、右輔臺和后舞臺。主舞臺設置的“鼓筒式”轉臺，由13個升降塊、2個升降臺組成，既可整體升降又可分別單獨升降，這種形式的鼓筒式轉臺在世界上是唯一的，可以達到邊升降邊旋轉的舞臺效果。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。
音樂廳演奏臺設在觀眾廳一側, 位于音樂廳長軸方向中后部。演奏臺寬22米、深15米，能容120人的樂隊演奏。演奏臺設有3個升降臺, 在演奏臺前部設有鋼琴升降臺。在演奏臺后設有可供180人合唱隊使用的觀眾席合唱區。
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。舞臺背后的兩面墻——隔音墻及落地鋼化玻璃墻看起來雖然普通，卻是“機關巧妙”：這兩面墻都可以向左右兩端折疊收縮，待完全打開后面積超過500平方米的室外下沉廣場便猶如后花園呈現眼前，別有洞天。國家大劇院舞臺室外廣場既可以作為演出的背景，也可直接作為舞臺納入演出中，室內室外相結合不僅大大拓寬了舞臺，使演出形式更加靈活多樣，也給藝術創作者提供了更大的想象和發揮空間。
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