Das Olympisches Velodrom liegt im Ostteil von Peking im Bezirk Shi Jing Shan. Das Rückgrat der Anlage bildet der langgestreckte Sockel, der die bestehenden Sportanlagen neu organisiert und deren existierende Radrennpiste in das neue Radstadion einbezieht. Das Rückgrat dient weiterhin als Verkehrsweg, der den Parkplatz und das Fahrradparkhaus über den öffentlichen Themengarten auf dem Dach mit der Halle und dem anschließenden Aussichtspunkt verbindet.

Die eigentliche Halle des Velodroms schwebt als große, prägnante und weithin sichtbare Form über dem vollständig verglasten Sockel. Dabei wurde im Wettbewerb das Dach und der Dachrand so ausgebildet, dass er als Rad bestehend aus Felge und Speichen in Erscheinung tritt.

Die Hauptzuschauerebene liegt auf der Gebäudeebene plus 3. Von hier aus gelangt man ebenengleich zu der Haupttribüne. Diese ist von einem Foyer umgeben das ringförmig um das Tribünenbauwerk herumführt. Für die olympische Nutzung des Stadions ist eine Ebene plus 4 geplant. Die Tribüne die Ebene 3 mit Ebene 4 verbindet konnte nach den Olympischen Spielen demontiert werden.