洛陽體育博物館的主題定位是“健康洛陽、活力之城”。在建設和布展方面，遵循地域性、歷史傳承性、專業性、體驗性、延展性等基本定位，以洛陽以及河洛地區體育文化為背景，打造具有獨特地域特征的專題博物館。

在場館布置方面，洛陽體育博物館主要設“憶古溯源”——古代河洛體育淵源，“現代覽勝”——洛陽體育的演進與榮譽，“旭日東升”——青少年互動體驗園等幾大板塊。

其設計理念彰顯傳統古都的雍容氣韻，質樸守拙、注重與自然渾然一體的洛陽民間審美觀，通過現代簡潔的線條形式展現體育之禮、體育之思、體育之力、體育之美。

在展示方面，通過場景故事呈現形式，運用多媒體高科技手段，為參觀者營造直觀的視覺沖擊和生動的觀感體驗。

位于博物館三樓的“現代覽勝”板塊主要展示新中國成立以來，洛陽現代體育的鏗鏘步伐。

該板塊設有競技體育與體育名人堂陳列室，陳列洛陽體育界歷年來涌現出的功勛教練員、運動員的相關資料和物品，讓參觀者領略洛陽健兒的風采，銘記歷史，凝聚人心，增強歸屬感和自豪感。

該板塊位于博物館負一層，主要承擔綜合性、體驗性和互動性功能。設置有人工智能與體感互動互動的展項，如AI人機對弈、射擊、騎行、滑雪等，讓青少年在趣味互動中學習體育知識，獲得“沉浸式”體驗。