北京奥运会新建场馆及相关设施工程分为居住建筑（公寓）和公共建筑（体育场馆建筑和附属建筑），其中居住（公寓）建筑112.3万平方米，公共建筑（体育场馆建筑和附属建筑）面积188.8平方米。在这些工程中，建筑节能得到了有效的落实，节约了大量的能源。
建筑节能是指在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率，主要涉及采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的能耗。在全国总的能源消耗中，建筑耗能所占比率约为35－40％。为此，在奥运建筑工程中采用可持续发展的设计理念和技术策略，减少能源和资源消耗。例如，采用先进的围护结构节能技术，最大限度地减少建筑对常规能源的消耗；改善自然采光、自然通风等。在北京奥运会各项奥运工程在建设过程中，率先实施了《公共建筑节能设计标准》，严格执行《北京市住宅建筑节能设计标准》。所有奥运场馆及相关实施均按要求进行了工程节能设计并通过了相关的审查，符合并高于相关标准的规定，在建筑节能方面达到了同期公共及住宅建筑的领先水平。
北京奥运村在建筑节能方面对建筑围护结构进行高水平的隔热保温。通过围护结构的进一步合理设计和优化，使能耗在JGJ26-95节能标准的基础上再降低30%，从而接近西方发达国家现行建筑节能标准要求。此外，奥运村还采用先进供能技术，充分利用可再生能源：如先进热泵供热/空调技术（包括地源热泵技术、水源热泵技术等），蓄热蓄冷技术，太阳能光利用（照明）与供热技术；同时减少输热、输冷能耗，充分利用清洁能源，扩大热电联供或热电冷联供，扩大应用热泵、贮能、热回收和变流量技术。
奥运工程共采用61项先进空气处理技术，涵盖了热回收空调、自然通风、室内空气节能处理与净化等；绿色节能照明技术48项；节能建筑围护结构38项；配电与智能控制节能21项；共计168项，分布于奥林匹克公园区域65项，大学区场馆39项，外围场馆64项。国家游泳中心和国家体育场利用膜结构充分利用自然光。北京科技大学体育馆、奥林匹克中心区地下商业区、森林公园、奥运村等4项工程采用了光导管采光技术。国家体育馆、中国农业大学体育馆、北京工业大学体育馆、老山自行车馆、北京大学体育馆、射击馆等6项工程采用了自然采光屋面。
采用先进的围护结构以及大量应用环保节能技术，推广示范作用也十分显著。同时，为了准确地评价和确保奥运工程的整体节能水平，在奥运工程建设之初，北京市与清华大学等科研机构组织开展了奥运场馆及相关设施节能评估工作，通过节能评估，对设计各环节中出现的问题进行了及时纠正和引导，对有关指标进行调整，复评后，各项目节能评估均达到合格以上水平。总体上，奥运场馆及相关设施的节能状况良好，可以成为我国一段时期内类似工程的样板。