2005年03月29日,五棵松体育馆举行了奠基仪式,正式开工建设。五棵松体育馆的业主单位为北京五棵松文化体育中心有限公司,是通过全球公开投标产生的项目法人单位,负责对整个五棵松文化体育中心的投资、建设和长期经营,并成为第一个与北京奥组委正式签订开发协议的法人单位。2008年1月11日,五棵松体育馆竣工交付使用。
在满足2008年奥运篮球比赛需要的同时,五棵松体育馆还充分考虑到赛后的利用,它和五棵松棒球场,以及附近其他文化体育设施共同组成的五棵松文化体育中心,还将成为满足北京市西部社区居民商业,文化,体育,休闲需要的重要场所。