天河体育中心体育馆位于天河体育中心内，占地面积25600平方米，主馆建筑面积17159平方米，外观为六角形，屋顶跨度126米，有8628个观众座位。天河体育馆是一座综合性的体育场馆，可以举办各类室内比赛项目，并达到国际比赛项目要求，同时也作大型文艺演出、会议展览等用途。 2001年九运会之前，天河体育馆进行了全面的翻新和维修，增加了接待室、更衣室、赛前练习室、兴奋剂检查室和休息室，以及国际体育比赛水准的照明系统和音响系统。为了配备大型演出功能，还增设了活动舞台，专业音响和整套的舞台灯光系统。 2010年为了承办亚运会赛事，天河体育馆进行了改造。天河体育馆将在广州亚运会期间承担羽毛球比赛和部分篮球比赛。