毗鄰火車東站，與83層中信廣場相對。中心坐北向南，東南西北設有四個大門，正門在南邊，主體建筑由功能齊全、設備先進、結構精巧的體育場、體育館和游泳跳水館組成。
體育場采用馬鞍型設計，看臺底部設計成6層樓房，有2個接待大廳和3個貴賓廳，140個工作間，并附有綜合訓練廳，田徑足球場可容納6萬觀眾，有10×8米彩色大屏幕顯示等比賽器材和設施。
體育館呈六角形，館內比賽大廳有8628個觀眾座位。
游泳跳水館的環形走廊可作展覽大廳，有大型比賽廳、游泳池、跳水池各1個，觀眾座位3200多個。
除三個主體場館外，天河體育中心還附設有可供正式比賽的球類、體操、技巧、舉重練習等場館，以及新聞中心、兒童游樂園等設施。特別是1996年新辟的大世界保齡球館，設施先進，設備齊全，球道采用最先進的美國AMF系統，是全國第一家世界級大型保齡球娛樂場所。
交通1、坐233路、234路、242路、242快線、289路、549路公交車到體育中心站下車即可；
2、坐地鐵1號線到體育西站下車，在地鐵C出入口出站，走約290米就到天河體育中心；
3、坐地鐵1號線到體育中心站下車，在地鐵D2出入口出站，走約580米就到天河體育中心。