歌劇院是國家大劇院內最宏偉的建築，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。歌劇院共2081席，其中池座640席、一層樓座584席、vip層140席、三層樓座717席，另有樂池126席。歌劇院觀眾廳設有池座一層和樓座三層，共有觀眾席2207個（含站席）。
舞臺上方柵頂高度為32米，吊杆、燈光橋、燈光渡橋通過鋼絲繩懸掛在空中。61道電動吊杆，78臺軌道單點吊機，24臺自由單點吊機，分別用於懸掛幕布和景片。燈光橋、燈光渡橋、燈光吊架將1588盞用於演出的燈具點綴在歌劇院舞臺的上方，且燈光反應快，可以在幾秒鐘內變換造型。
歌劇院在牆面上安裝了弧形的金屬網，聲音可以透過去，而金屬網後面的牆是多邊形，這樣就形成了視覺的弧形和聽覺空間的多邊形，做到了建築聲學設計和劇場美學設計的完美結合，使得混響時間達到1.6秒的極佳效果。
歌劇院舞臺採用「品」字形舞臺形式，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。後舞臺下方距地面15米處，儲存有一個芭蕾舞臺臺板，主舞臺升降臺下降後，芭蕾舞臺可移動到主舞臺檯面上，用於芭蕾舞演出。
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來源：國家大劇院