首都体育馆修建于1966年，于1968年10月竣工。
首都体育馆位于中国北京市海淀区白石桥路，是中国集比赛、训练以及科研于一体的冰上运动园区。整个园区总建筑面积约20万平方米，分为南北两个部分。南园区包括承担比赛任务的首都体育馆改造、训练任务的首体综合馆改造、运动员公寓改造和新建冬奥赛事中心四个项目，北园区包括首都滑冰馆改扩建和新建综合训练馆两个项目。整个园区包括一个竞赛场馆、三个训练场馆、两个配套设施，共六个建筑五块冰面。共有1.5万个座席、80个无障碍座席。
20世纪60年代，北京决定兴建一批体育场馆，首都体育馆应运而生。当时，北京城东南部已建有北京体育馆，东郊则有工人体育馆。为平衡市内大型体育馆布局，首都体育馆选址被定在西郊。
按照最初的计划，首都体育馆备选地址有两个：一个是西单路口，一个是民族文化宫对面。方案报上去后，都被上级领导否定了。原因是这两个地方民房集中，且复兴门、西单等地交通任务繁重，建设成本太大。最终，周总理亲自拍板将首都体育馆地址定在了白石桥东北角。
1966年6月1日，首都体育馆开始动工，北京三建负责施工。
建设期间，这座体育馆曾被命名为人民体育馆。
1968年10月，竣工，正式更名为首都体育馆。
2006年，迎来建成后的首次改造。改造后的首都体育馆将在地下一层设立新闻发布大厅，地上一层设有记者工作区，二层设有休息大厅，三层设有包厢，四层和五层主要为指挥监控通讯系统用房、机动用房等。此次改造除做些功能调整，还增加了部分剪力墙，把原框架结构变成框剪结构，增强了场馆的抗震能力。改造后的首体可以满足8级抗震要求，并将场馆寿命延长了30年，最大限度节省了投资费用。
2007年，首都体育馆改扩建。
2017年7月18日，首都体育馆首次面向普通公众开放。
2018年，首都体育馆作为北京2022年冬奥会冰上项目场馆初步形成改造方案，项目秉持“修旧如旧”的建设理念，维护了首都体育馆的历史和艺术价值。为此首都体育馆的外观石材在颜色、样式上，与原有的建筑结构、整体风貌保持了一致。
2022年7月16日，经过全面休整后，作为北京2022年冬奥会比赛场馆的首都体育馆，正式对外开放。
首都体育馆从设计到施工，从材料到设备都是依靠中国力量自主完成，是北京规模最大、功能最多、适用范围最广的体育馆之一。
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