大连体育中心总占地面积82万平方米，总建筑面积约55万平方米，拥有十大单体建筑，分别是体育场、体育馆、游泳馆、网球场、室内网球训练馆、棒球场、综合训练馆、室内田径馆、教育科研楼、媒体中心。另外，还包括足球、篮球、网球等运动训练场地和道路、管网、停车场等配套设施。 体育场占地面积13.5万平方米，建筑面积12万平方米，拥有6.1万个座位，能够承担田径、足球等奥运会赛事，同时兼顾城市大型活动功能。
体育场是大连体育中心体量最大的单体建筑，为单层大空间结构，共5层，按功能布局分为运动员区、竞赛管理区、新闻媒体区、贵宾区、观众区等。体育场外东西两侧还有两片训练场地，占地6万平方米。
体育场主体屋盖钢结构由68榀平面悬挑桁架和6道环向桁架组成环形空间结构体系，主体钢结构总用钢量为5300多吨，膜结构展开面积为60000平方米，另外，还有能容纳61000名观众的巨大看台。施工过程中，为了确保工程质量和工程进度，体育中心对体育场看台板、钢结构全部采取工厂预制、现场组装的模块化、产业化施工形式，这一施工理念和工艺受到了辽宁省建委领导的充分肯定，并被作为先进经验在全省范围内进行推广。
体育场与北京“水立方”一样，外表都采用了ETFE膜结构，比赛场地有着先进的渗水系统，即使暴雨倾盆，也不会有积水。 体育馆是大连体育中心整个建筑群的灵魂，占地面积9.5万平方米，建筑面积8.3万平方米，拥有1.8万个座位。体育馆设计施工以举办奥运会赛事要求为标准，能够承担篮球、排球、乒乓球、羽毛球、手球、体操、拳击、室内足球、冰上运动项目以及NBA赛事；同时还具备举办大型文娱活动的功能。场馆内除15000个固定座席外，还设有3000个可伸缩座席，包厢席、转播间、运动员热身区、地下停车场以及餐饮区等一应俱全。
体育馆建筑设计采用“弦支穹顶”结构体系，屋顶最高点高度为45米，横向跨度约116米，纵向跨度约145.4 米，且平面为不规则椭圆形，是目前世界最大跨度的弦支穹顶结构工程之一。据统计，体育馆屋盖钢结构工程基本构件总计达3万多个；为了达到百年工程的建筑要求，该工程所有焊缝全部为一级焊缝；经计算，该工程结构构件约由10多万个连接板，近2万多延米的一级焊缝组合而成。
采用多种新工艺、新技术，以达到最大限度的节能减排，是体育馆的环保特色。比如，在空调系统的设计中，采用排风全热回收、分层空调、座椅送风二次回风、低温地板辐射采暖等先进的供热与制冷系统，极大的降低场馆运行期间空调耗能；另外，体育馆屋盖采用的直立锁边系统、智能融雪系统，能很好的解决大型场馆屋面的排水问题。
体育馆可容纳1.8万名观众，是目前国内可容纳观众人数最多的体育馆之一。在体育馆建设过程中，为应对风灾，大连体育中心特地在哈工大做了严格的模拟实验，制作了1:10的模型；为了防止阵发性台风的破坏，还增加了铝单板的工艺；同时，如果在极端冰冻天气下，全市电网瘫痪，位于体育馆地下室的发电机会在极短时间内自动发电，以满足体育馆运行要求。
体育馆内如上演冰球比赛，经过36小时后就能满足NBA比赛要求，听起来有些匪夷所思的事情，完全可以在体育管理上演。在设计和建设过程中，体育馆被赋予了“三十六变”的能耐。而悬在比赛场地上空正中央的巨大四层“斗屏”，可以升降调节，全方位无死角的满足观众欣赏精彩赛事和演出的需求。 游泳馆占地面积5万平方米，建筑面积3.9万平方米，拥有4200个座位。游泳馆按功能布局分为比赛区、赛事管理区、运动员及随队官员区、新闻媒体区、裁判员区、观众区、后勤办公服务区、设备及辅助等区域。
游泳馆设有50米长10泳道标准游泳比赛池一个，标准跳水比赛池一个，50米长8泳道训练热身池一个。游泳馆能满足奥运赛事及世界级单项赛事的要求，可举办游泳、花样游泳、跳水和水球等比赛。
游泳馆整体建设及各项设施配置堪与北京的“水立方”相媲美，其电气化智能设备的技术水平在国内也居于领先地位。泳池水下监控可在比赛、训练时观察、记录和即时回放运动员水下动作；比赛池还安装有移动终点墙和专为残疾人运动员设置的电动入水器械等人性化设施。跳水池还设置气制波和水制波系统，以及国际先进的安全气垫系统，避免跳水运动员在训练中意外受伤。
游泳馆的水处理系统除配有常规的物理、化学过滤消毒系统净化水质外，还采用国际上最先进的生物净化系统，对水质进行无害化处理，环保水平达到国际标准。 2013年6月，第十二届全运会网球比赛，在大连体育中心网球中心举行。这是网球中心承办的首场高标准大赛。
网球场占地面积10万平方米，总建筑面积4.4万平方米，包括一个可容纳1万人的网球决赛场地、一座三片场地的室内网球训练馆、二个各容纳1000人的半决赛场地、八个预赛场地，六个训练场地，能够全天候承担世界顶级网球赛事。
网球中心的功能配置，不仅可以满足专业运动队和运动员在恶劣天气情况下进行室内训练的要求，同时考虑全民健身和非正规的室内网球比赛等多方位要求。 棒球场占地面积4万平方米，建筑面积1900平方米，拥有3015个观众座位，能够承担国际专业棒球赛事。举行垒球比赛时，棒球场地可以改造为一个标准垒球场。
棒球场体量小、功能全，实用性强，是一个集竞赛、训练为一体的综合性棒（垒）球场。 媒体中心占地面积2.2 万平方米，建筑面积7.8万平方米，不仅能够满足体育中心所有赛事新闻媒体转播、报道等功能需要，平时作为拥有400个房间的五星级酒店，还具备极强的接待功能。
