وبني الملعب الأولمبي الجديد في موقع الملعب القديم الذي استضاف دورة الألعاب الأولمبية الصيفية عام 1964، ويتألف من خمس طبقات فوق الأرض واثنتين تحتها، ويشمل مساحات خضراء على أطرافه للوقاية من أشعة الشمس.

كما صمم الإطار الخارجي للملعب بطريقة تسمح بإبعاد أشعة الشمس ومياه الأمطار، وتتيح دخول تيارات الهواء إلى داخله.

كما زود بثمانية منشآت مخصصة لرش رذاذ المياه، و185 مروحة و16 قاعة مكيفة.

وخلال حفل افتتاح الملعب، نوه رئيس الوزراء الياباني شينزو آبي بتصميمه ذا "المستوى العالي"، و"تناغمه مع محيطه".

وصمم الملعب المعماري كينغو كوما، معتمداً الخطوط اليابانية التقليدية واستخدام الخشب بطريقة تتيح الاندماج مع محيطه في وسط طوكيو. 

وسيستضيف الملعب حفلي الافتتاح والختام، ومنافسات ألعاب القوى.

وتشكل درجات الحرارة ونسبة الرطوبة المرتفعة التي تشهدها العاصمة اليابانية خلال فصل الصيف، إحدى التحديات الأساسية لدورة الألعاب المقرر إقامتها بين 24 تموز/يوليو والتاسع من آب/أغسطس المقبلين. 

وفي حين ستستضيف طوكيو المنافسات، تقرر نقل سباق الماراتون إلى مدينة سابورو في جزيرة هوكايدو بشمال البلاد حيث يتوقع أن تكون درجات الحرارة أدنى بقليل، وذلك كإجراء وقائي للمتنافسين والمتفرجين.

وشهد بناء الملعب الأولمبي مشاكل عدة أبرزها تخلي آبي في أيلول/سبتمبر 2016، عن تصميم سابق للمعمارية العراقية البريطانية الراحلة زها حديد، بعدما تجاوزت التكاليف عتبة ملياري دولار أميركي.

كما تمّ خفض ارتفاع الملعب من 70 متراً إلى 47 م فقط، بعدما اعتبر الارتفاع الأول عالياً جداً مقارنة بالمنشآت الأخرى في وسط طوكيو.

وبحسب مسؤولين يابانيين، بلغت تكاليف الملعب، بما يشمل أعمال البناء والتصميم والتنفيذ، 156,9 مليار ين ياباني (1,45 مليار دولار)، ما أبقى المشروع ضمن الميزانية المحددة.

وسيشهد الملعب أول نشاط رياضي في 21 كانون الأول/ديسمبر من خلال سباق استعراضي يشارك فيه أسطورة ألعاب القوى الجامايكي المعتزل أوساين بولت، على أن يكون أول حدث رسمي يستضيفه نهائي كأس الإمبراطور في كرة القدم، في اليوم الأول من العام 2020.