2018年8月，为服务2022年冬奥会，国家体育馆初步形成改造方案。 [15]  同年12月28日，国家体育馆改造工程开工。 [1] 

2019年12月25日，国家体育馆扩建部分主体结构施工完成。 [17] 

2020年12月，国家体育馆改造工程正式完工，除对其主馆进行改造，增加制冰功能和除湿系统外，还在其北侧新建冰球馆作为训练馆，并增设更衣室等设施。扩建部分采用仿冰玻璃砖设计，*大限度减少照明能耗。室内将增加空气净化功能，90%的空间将具有空气净化能力，并装备传感器，实现自动调节新风，充分体现了建筑可持续性。改造后的国家体育馆冰面既可满足赛时需要，也可转换为花滑、短道速滑等项目，极大提高了利用率。同时，场馆还实现了冬季和夏季运动项目的“两栖”能力，具备场地双向转换的能力。 [16]