中國科技館的建設經曆3次工程。一期工程於1984年11月21日奠基，1988年9月22日建成開放；二期工程於1998年2月24日奠基，2000年4月29日建成開放；新館於2006年5月9日奠基，2009年9月16日正式開放，建築麵積10.2萬平方米，其中展覽麵積4萬平方米，展教麵積4.88萬平方米。中國科技館新館位於朝陽區北辰東路5號，東臨亞運居住區，西瀕奧運水係，南依奧運主體育場，北望森林公園。新館建築很有特色，整體是一個體量較大的單體正方形，利用若幹個積木般的塊體相互咬合，使整個建築呈現出一個巨大的“魯班鎖”，又像一個“魔方”，蘊含著“解鎖” “探秘”的寓意。新館設有“科學樂園”“華夏之光”“探索與發現”“科技與生活”“挑戰與未來”五大主題展廳、公共空間展示區及球幕影院、巨幕影院、動感影院、4D影院等四個特效影院，其中球幕影院兼具穹幕電影放映和天象演示兩種功能。此外，新館設有多間實驗室、教室、科普報告廳、多功能廳及短期展廳。
