大同大剧院建筑外部呈不规则的起伏状，酷似一朵萦绕的云雾。在内部设计上也独具匠心，舞台与观众席融为一体。同时，观众席满足了观众视觉上的观赏要求，呈梯段式布置，使观众和表演者距离拉近。入口处大厅和剧院的候场厅在剧场内部作为大空间实现了连接，可举办多种形式的表演。在其大空间里设置的大剧场和小剧场呈直线状分布，可以合并使用。