南沙體育館是亞運會的武術比賽場館，所以場館的設計也體現了中國武術的意境。南沙體育館的外殼分為九個曲面單元，壹個接壹個疊起來，分為南北兩組，圍繞比賽大廳中心呈螺旋狀放射狀展開。這種動態設計隱喻了中國武術的最高境界——“陰陽相合，天人合壹”。同時結合廣東海洋文化的特點，借鑒富有質感變化的“海螺”貝殼作為設計意圖。
南沙體育館主體鋼結構采用雙層環形張弦桁架穹頂結構，主跨98米。