隣地境界より建物の四周を後退させることによって、十分な空地を確保し、どの面も等しい環境をつくることに配慮されています。外壁は軽量コンクリートの上に岩本が九州時代から追究してきた茶褐色の小口磁器タイルを張りめぐらし、統一感のある格調高い静かなたたずまいを見せています。開口部はガラス面とタイル面を同面とし、サッシを外壁面から突出させることで建物に表情を作り出しています。

1963年に行われた建設省として初の公開設計競技における1等当選案です。校倉造りという伝統的様式の中にモダンに通じる要素を見出し、伝統芸能の場としての外観に適用しました。
プランニングは大劇場と小劇場を皇居に面した東側に南北に並列に配置し、楽屋および事務諸室を西側に配置しています。およそ100ｍ角の巨大な平面に対して採光を確保するため、東西ブロックの境界には光庭が計画されています。

外壁を構成する校倉の部材は正倉院を模したプレキャスト・コンクリートが全面的に採用されています。仕上げはサンドブラストによる表面処理を行い、光の反射を防ぐと同時に仕上げ面を柔らかな感じに仕上げた後、古い木材に近い暗褐色の特殊な着色を施しています。この外壁の色は設計競技の当選案では白でしたが、実施の過程で変更されており、結果的に日本の伝統建築が持つ端正で荘厳な風情を創り出しています。

内部の壁面は劇場内部、ホワイエをはじめほとんどの部分をジュラク、天井を杉柾合板という単一素材で統一することによって日本的な雰囲気を醸し出しています。「同じ材料で全部仕上げても十分豊かな建築空間を作り出せる」と岩本は語っています。