海南岛特有的热带气候和地理条件，以及海口城市结构的特点，都对体育馆的造型提出了特殊要求。为保护原有的生态景观，设计采取了消解建筑尺度的策略，建筑体平衡地融入延伸到东北侧海面的地景。为尽量让体块舒缓，体育场巧妙借用斜线设置了四个流线台阶，将周边人群引入中心区域。

体育馆的主体设计打破了对称的布局，采用了西高东低的看台选型，最大限度地增加西看台座位的价值，适当压低利用率低的东侧看台，主要看台面向东海，并向东开放体育公园，让观众享受独特的景观视野和良好的通风遮阳环境。体育馆里大约有41000个座位，下层看台每周都有环通，上层看台西高东低。西面设有运动员、新闻媒体和赛事管理办公室等，东面设有商业和贵宾区。运动场中心设有400米标准环形跑道。观众席末端有一条两米宽的观众席环廊，在非比赛期间，人们可以在此登上观众席，欣赏海景，感受城市的变迁。东边两个60米高的灯柱引人注目，可以为一些重大的事件提供照明。

建设完成的五源河体育馆达到了绿建二星认证标准，在节水、收水、热工性能等方面都体现了绿色建筑的理念。屋顶集雨装置，最快每秒可将700升的水通过6根虹吸管排入地下集雨池回收利用。透气式幕墙表面包覆银白色阳极氧化铝合金百叶，既能遮阳遮雨，又能引入新鲜的空气，使观众在强日照、闷热的海口环境中仍能享受极高的观赛舒适度。