主條目：2008年夏季奧林匹克運動會籌備工作
北京市從基礎設施建設（包括交通、環境與通訊、奧運工程）、立法、人口審查等多個方面進行了籌備工作。
市場開發
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主條目：2008年夏季奧林匹克運動會市場開發
在中國國家博物館外的奧運倒數計時器。（攝於2006年2月21日）
本屆奧運會耗資430億美元[10]，因而要開發市場。奧運會市場開發由國際奧委會的市場開發計劃和舉辦城市奧組委的市場開發計劃組成。國際奧委會市場開發計劃由奧運會電視轉播權計劃和奧林匹克夥伴計劃（TOP計劃）以及相關計劃組成。
會徽
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本屆奧運會的會徽於2003年8月3日正式發佈，主要設計者張武為河南杞縣人，任北京始創國際企劃公司總裁[11]。會徽由成龍和鄧亞萍共同捧出。這次奧運的會徽名為「中國印·舞動的北京」，將中國印、漢字「京」與奧運五環結合在一起，演變而成。當中白色的線條象徵了一個正在運動的人。而就一般視覺美術而言，變異後的「京」字像個奔跑的人形，貼切地將北京和奧運會聯繫在一起，人形張開的雙手也可視為「北京歡迎你」的象徵。同時，「京」字也類似於漢字中的「文」字，寓意「人文奧運」。
吉祥物
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主條目：福娃
吉祥物由2004年開始徵集設計方案，最初是以孫悟空等成為大熱[12][13]。2005年11月12日，北京舉行了「北京2008奧運會吉祥物發佈暨倒計時1000天」活動，公佈了2008年夏季奧林匹克運動會吉祥物為福娃。[14]他們由五個形象組成，分別是：貝貝（鯉魚形象）、晶晶（大熊貓形象）、歡歡（奧林匹克聖火形象）、迎迎（藏羚羊形象）、妮妮（北京燕子風箏形象），是「北京歡迎你」的諧音，其顏色也是奧運五環的顏色。
口號
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此屆奧運會口號共有20,161份參賽作品，當中包括了漢語、英語、法語等多國語言[15]。2005年6月26日，此次奧運會的主題口號正式公佈：「同一個世界，同一個夢想」（英語：One World，One Dream）。北京奧委會解釋口號集中體現了奧林匹克精神的實質和普遍價值觀，並深刻反映了北京奧運會的核心理念。[16][17]
獎牌
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本屆奧運會的獎牌於2007年3月27日公佈[18]，獎牌柔合了中西文化的特點：它的背面鑲嵌了中國傳統雙龍蒲紋璜圖案的玉壁，被稱為「金鑲玉」（金牌是白玉、銀牌是青白玉、銅牌為青玉，崑崙玉質地）[19]，背面中央在金或銀或銅質地的金屬（採用智利金屬[20]）上鐫刻著北京奧運會的會徽。這是夏季奧運會獎牌首次使用金屬以外的物料製作。而正面為國際奧委會規定的希臘勝利女神和希臘帕那辛納克體育場（Panathinaiko Stadium，首屆現代奧運會舉行場地）。由於過往奧運會獎牌在設計上沒有太大的突破，因此此屆奧運獎牌為奧運歷史上帶來重要的象徵意義。獎牌設計師為中央美術學院設計學院、建築學院黨總支書記王沂蓬[21]，獎牌最終在2008年3、4月份製作完成[22]。
北京奧委稱，獎牌形象詮釋了的表達了中華民族「以玉比德」的價值觀。獎牌直徑70毫米，厚6毫米。同時，獎牌的絲帶由機織組成，朱地雲紋。獎牌包裝盒為中國傳統工藝製作的木製漆盒，四方造型，天地蓋四邊略呈弧形，喻天地四方、六合美滿之意。
北京奧組委從中國內地25個省區市、香港特別行政區以及美國、澳大利亞、俄羅斯、德國等國家合共265件應徵作品中，有179件應徵作品對各項評審通過衫初選及複選，最終設計方案於2007年1月1日及2月8日分別獲國際奧委會及北京奧組委通過[23]。
體育項目圖標
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奧林匹克公園內指示牌上展示的體育項目圖標
北京奧委會於2006年8月7日公佈此屆奧運會共35個的體育項目圖標，當中的圖標是以篆書為基本，並採用中國的甲骨文與金文等文字的「象形意趣」和現代圖形合一，形成此屆奧運的體育項目圖標（請參見各比賽項目子條目）。
北京奧委會指出該體育圖標容易認別、記憶以及使用能夠顯示出「鮮明的運動特微、優雅的運動美感和豐富的文化內涵，達到『形』與『意』的和諧與統一。」[24]；此屆體育項目圖標的評審和創作是於2005年3月開始展開，並由中國和國外的設計家、奧運專家等人共同設計和給予意見，由中央美術學院和清華大學美術學院作出最後的修改，圖標於2006年6月正式成為此屆奧運的體育項目圖標。
體育項目圖標是應用於奧運會道路指示系統、比賽場館及使運動員、裁判、觀眾等作指南等，更會在電視轉播與廣告宣傳等被採用。
音樂
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本次奧運會的開幕式主題歌是《我和你》，北京奧組委選擇中國歌手劉歡和英國歌手莎拉·布萊曼在開幕式上第一次演唱。閉幕式主題歌是《愛的火焰》，由中國女歌唱家宋祖英與西班牙男高音普拉西多·多明戈在閉幕式上共同演唱。
除北京奧運主題歌外，北京2008年奧運會暨殘奧會火炬接力主題歌與北京2008年奧運會暨北京2008年殘奧會志願者主題歌分別為《點燃激情 傳遞夢想》、《我是明星》與《微笑北京》[25]。歌曲徵集過程中同時開辦名為《唱響奧運》（北京電視台製作）、《放歌奧運》（中央人民廣播電台製作）的電視和廣播節目。[26]倒計時一周年主題歌為《We Are Ready》，倒計時百日主題歌為《北京歡迎你》。[27]
火炬接力
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主條目：2008年夏季奧林匹克運動會火炬接力
「祥雲」火炬
境外傳遞路線圖，紅線為原規劃途經台北的路線
2008年北京奧運會火炬又被稱為「祥雲」火炬，因其由聯想（北京）有限公司創新設計中心設計的火炬外形名為《祥雲》，火炬內部燃燒系統由航天科工集團設計研發。火炬設計研究規劃工作從2005年8月開始，2005年12月6日開始公開徵集火炬設計方案。北京奧組委執委會選定方案製成樣品後，於2007年1月經國際奧委會批准使用。
手持火炬長72厘米，分地面傳遞火炬和珠峰傳遞火炬兩種，兩者外形相同，但內部燃燒系統不同。火炬樣品製作由中國航天科工集團下屬的航天晨光完成。地面傳遞火炬燃燒系統採用雙火焰、氣相穩壓技術，燃料為丙烷，重985克，燃燒時間15分鐘，在零風速下火焰高度25至30厘米，在強光和日光情況下均可識別和拍攝。珠峰傳遞火炬燃燒系統是一種特殊的固體燃料，重約1.1公斤，可克服珠峰低溫、低壓、缺氧、大風等極端不利條件，在0.3bar、－40℃的條件下火焰高度不小於25厘米，燃燒時間不低於7分鐘。
火炬的創意靈感來自「淵源共生，和諧共融」的祥雲圖案，具有代表中國文化的標誌[28]。
北京奧運會火炬接力活動的主題是「和諧之旅」[29]，以「點燃激情 傳遞夢想」（Light the Passion Share the Dream）為口號。火炬接力歷時130天，總里程約13.7萬公里，包括五大洲的20座城市，參予傳遞火炬手達21,780人，是迄今為止線路最長、範圍最廣、參與人數最多的一次奧運聖火傳遞[30]。另外，這次的聖火傳遞與歷屆的最大不同的是所經的城市很少是奧運城市，而且很多都是第一次進行聖火傳遞[31]。
北京時間2008年8月8日晚24時，前中國體操運動員李寧作為最後一棒主火炬手飛天點燃了2008年北京奧運會的主火炬。
比賽場館
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參見2008年夏季奧林匹克運動會比賽場館列表以獲取更詳盡的列表。
北京奧運場館示意圖，其中深色道路為主幹道。
北京奧運會的場館建設在申辦成功之後就很快展開，包括了奧運會開幕會場北京國家體育場、中國國家游泳中心、中國國家體育館、五棵松體育館和奧林匹克公園等重要場地，全部工程在2007年完工。大部分出支已經通過「法人招標」融資獲得，得標企業可獲得奧運場館在奧運會結束後30年的經營權。而部分建在大學區的場館則將交付各大學院校使用，另有一些場館則將交由國家體育總局管理。奧運村在奧運會結束之後也將以商品住房的形式向公眾出售。
由於規劃中的各奧運場館設計方案都耗資巨大，引起社會公眾和許多專家學者的廣泛討論與很大爭議，30多位中國科學院和中國工程院院士曾在2004年7月聯名上書，在經費、設計和安全等方面對許多工程的方案提出疑問。2004年7月底，北京市政府提出了「節儉辦奧運」的思想，對眾多原設計方案進行修改，其中最受注目的奧運主場館國家體育場（因其外觀設計像一個鳥巢，又被俗稱為「鳥巢工程」）的施工被暫時停止，在修改了原定方案之後才重新開工。新的方案取消了具爭議性的可開啟頂蓋，優化建築鋼結構以節約鋼材用量，預定建設成本也由原先的38.9億人民幣減少到22.7億人民幣。其他多個奧運場館也修改了原定設計方案以節省支出。
據報道，在場館建設中，有6名工人死亡，4名工人受傷，後被確認為不實消息[32]。
在馬術方面，國際奧委會與馬術聯會在2005年7月8日中午於新加坡宣佈，香港獲得馬術主辦權，馬術場地定在香港沙田火炭香港體育學院，原址將會暫遷往烏溪沙青年新村。
部分比賽場館
國家體育場
國家游泳中心
國家體育館
國家會議中心
五棵松體育館
順義奧林匹克水上公園
志願者
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主條目：2008年夏季奧林匹克運動會志願者
北京奧運會期間位於奧林匹克中心的志願者標誌雕塑
北京奧委會於2006年8月28日正式公佈招募此屆奧運及殘奧會義工的行動，於北京的申請者可在8月起報名，而「京外各省、自治區、直轄市申請人」則可於12月起報名，另外在港澳、留學生及外國人就在翌年的3月報名[33]。
報名的義工必須於1990年6月30日前出生、能於奧運或殘疾奧運中連續服務一星期以上、能應用基本的漢語和英語與「具備志願服務崗位必需的專業知識和技能」等。志願者要於2006年8月至2008年3月間報名，經面試和培訓後，從2007年8月開始分批得到通知。整個招募行動會於2008年5月完成[34]。
至於在香港舉行的馬術方面，也同樣有招募義工活動，負責招募的香港奧馬委執行機構奧運馬術公司表示會向全球招募1800人左右，條件是必須通曉中、英文及可以熟練的運用廣東話、普通話和英語[35][36]。結果消息公佈的第二天，即有500多人報名[37]。