大剧院内设有齐全的剧院配套设施，共有5个排练厅，位于三个剧场之间，可以共用也可以分别使用。综合排练厅可供剧目进行综合排练和观摩排练；两个中排练厅一个专供舞蹈和戏曲武生使用，地板有较好的弹性；一个专供乐队排练用，厅内混响时间可以调节；两个小排练厅主要用于分部排练。各剧院还都设有化妆间、指挥休息间、练琴房、演员候场区、换装间、服装整烫间、道具间、演员休息厅等配套设施。

其中，有普通化妆间72间、VIP化妆间18间、练琴房23间、贵宾厅10间、排练厅5间。舞台技术用房设有音响控制室、灯光控制室、调光器设备间、音响设备室、摄像机房等。大剧院设有集中音像制作中心，有大录音棚一间、同期录音演播室一间，以及电视转播机房和音像后期制作室。大剧院设有一间大绘景间，设置布景吊挂和绘景设备，还设有布景、道具整修间和布景仓库，以及为集装箱运输用的升降平台2台。
　　在国家大剧院内，除了三大专业剧场和一个试验小剧场以外，还设有水下长廊、展厅、橄榄厅、图书资料中心、新闻发布厅、天台活动区、纪念品店、咖啡厅等活动区域。