洛阳体育博物馆的主题定位是“健康洛阳、活力之城”。在建设和布展方面，遵循地域性、历史传承性、专业性、体验性、延展性等基本定位，以洛阳以及河洛地区体育文化为背景，打造具有独特地域特征的专题博物馆。

在场馆布置方面，洛阳体育博物馆主要设“忆古溯源”——古代河洛体育渊源，“现代览胜”——洛阳体育的演进与荣誉，“旭日东升”——青少年互动体验园等几大板块。

其设计理念彰显传统古都的雍容气韵，质朴守拙、注重与自然浑然一体的洛阳民间审美观，通过现代简洁的线条形式展现体育之礼、体育之思、体育之力、体育之美。

在展示方面，通过场景故事呈现形式，运用多媒体高科技手段，为参观者营造直观的视觉冲击和生动的观感体验。

位于博物馆三楼的“现代览胜”板块主要展示新中国成立以来，洛阳现代体育的铿锵步伐。

该板块设有竞技体育与体育名人堂陈列室，陈列洛阳体育界历年来涌现出的功勋教练员、运动员的相关资料和物品，让参观者领略洛阳健儿的风采，铭记历史，凝聚人心，增强归属感和自豪感。

该板块位于博物馆负一层，主要承担综合性、体验性和互动性功能。设置有人工智能与体感互动互动的展项，如AI人机对弈、射击、骑行、滑雪等，让青少年在趣味互动中学习体育知识，获得“沉浸式”体验。