整臺晚會的舞臺設計以“天安門”為主體背景，結合北京皇城文化“天圓地方”的美學觀點與現代美學觀念，巨型LED屏幕與機械舞臺裝置相結合，為觀眾打造出兼具北京傳統地標與現代地標意義相結合的舞臺視覺感受。
“北京人”從遠古一路跑來
《天安門》序曲中，幻影技術呈現出一位不斷奔跑的“北京人”，從3000多年前一路而來，帶領觀眾穿梭歷史，一起體驗北京城波瀾壯闊的歷史畫卷變遷。
從元大都，到清皇城，從老舍筆下的老北京，再到鳥巢、水立方……古老建筑與現代建筑在舞臺中央的超大顯示屏上不斷閃現，一個個地標符號連綴起北京的歷史文脈拉開了這臺大型情景音舞詩畫的序幕。
這個僅有3分鐘的段落獲得的觀眾掌聲最熱烈。
“奔跑者”真假互動穿越時空
很多觀眾認為，穿越時空的“奔跑者”完全依靠技術手段來完成，其實不然，背后還有一名真實的舞蹈演員在表演。
“實際上我們是用真假人交替的方式來完成這個段落，可以達到以假亂真的地步。”相關技術負責人劉劍解釋說，利用幻影成像的原理給空間中立體呈現一個假象，“真人帶來更多的現場感，假人帶來真人無法實現的動作。”
劉劍表示，看似簡單，但在成像的過程中真人和假人之間不能重疊，“有真人在場時，看不見假人，假人出現時，真人又躲起來，兩者要默契地進行配合。
高科技制造虛擬的“北京人”
與以往的大型晚會不同，《天安門》的演出首次使用了世界上先進的全息幻影成像技術。執行導演于江告訴記者，虛擬的“北京人”技術是通過一張透明的全息膜來實現的。
總導演陳維亞介紹說：“以前我們用的是很厚的電腦，后來變成超薄的筆記本，現在全球的趨勢是逐漸實現沒有屏幕的電腦，即在空氣中就能點擊界面，實現操作，這就是全息技術。運用到舞臺上就是在空氣中成像，《天安門》就使用了這種技術，這不僅在北京是第一次，在全世界也是少有的。”
LED大屏幕呈現奇特視覺
此次演出，借助寬60余米、高20米的巨型LED大屏幕，營造多重時空重疊的奇特視覺效果，讓觀眾感受到非凡的視覺沖擊力。
從老北京的紫禁城、四合院、大宅門、胡同、牌樓、水系、塔，到新北京的鳥巢、水立方和國家大劇院；從馬可波羅筆下的元大都，納蘭性德、紀曉嵐生活的大清朝，林語堂、老舍筆下意趣盎然的老北京，到充滿時尚感的現代北京如航天發射中心、奧運圣火時刻、中關村高科技網絡空間、大街小巷的休閑生活、T3航站樓……
上述這些高科技手段，在中國舞臺上還是第一次使用。
戴著3D眼鏡看舞臺表演
除了全息技術之外，《天安門》還首次在舞臺上展現3D效果。“以前，我們都是在影院看到3D電影，而現在也能戴著3D眼鏡看舞臺演出。”陳維亞表示。
演出中間，觀看“天宮一號”對接需要佩戴3D眼鏡觀看才行，奇幻的效果足以以假亂真。
在舞臺上實現這一技術并不像影院中那么簡單，相關負責人告訴記者，由于此次演出的舞臺是弧形的，所以最難的就是讓每個角落的觀眾看到的畫面都一致。為了達到最佳的觀賞效果，對幕的高度、距離和材質都有很高的技術要求。
