قاد المصمم المعماري الأسباني سنتياجو كالترافا فريق التصميم الذي قام بعملية إعادة تصميم المجمع الأولمبي القديم بمدينة أثينا ، فقد جعل من مبنى الإستاد الرئيس الرمز أو الأيقونة المعبرة عن مدينة أثينا ، مظهراً مبنى الإستاد الرياضي في صورة تعبيرية قوية ظهرت من خلال التصوير الجوي لحفلي الإفتتاح والختام ، ولقد تناول كالترافا هذا التحدي التصميمي للمسطح الذي يقترب من 250 فدان ( حوالي 100 هكتار ) بتصميم ساحات للمداخل ، وممرات للمشاه ، بالإضافة إلى مجموعات من الحدائق والساحات ، والتي تستجيب بيئياً للمنطقة المحيطة بها ضمن التصميم العام . وقد كان من العناصر الهامة التي صممها كالترافا : السقف الخاص بالإستاد الرئيس ، وسقف إستاد سباق دراجات السرعة المغطى (Velodrome ) ، مضفياً إلى كلاً من مدينة أثينا والمجمع الأولمبي مباني ذات علامة معمارية مميزة .كما صمم كالترافا أيضاً الساحة الرئيسة والتي تتوسط أجزاء المجمع الأولمبي ، بالإضافة إلى حائط الأمم ، وساحات المداخل . ووسط هذا التجمع من المنشآت قام كالترافا بتحويل المجمع الأولمبي إلى ما يشبه الحديقة التي تحتوي مسطحات غزيرة من الأشجار ومسطحات المياه والنوافير الموزعة بالموقع العام ، كما تستمد مفرداتها من العمارة المميزة لمباني البحر الأبيض المتوسط ، مع الإعتماد على اللونين الأبيض والأزرق ، من خلال تشكيلات بلاطات السيراميك مستغلاً الحدث الأولمبي لإضفاء صورة جديدة علي الصورة الحالية لمدينة أثينا. كان للمشاه ومساراتهم الجزء الأكبر ضمن مسارات المجمع ، ولعل من أبرزها مسار المشاه الرئيس الذي يصل بين الإستاد الأولمبي ، ومضمار سباق الدراجات الذي تحفه الأشجار من جهتيه ، وينتهي هذا المسار جهة الإستاد الأولمبي بنافورة المياه الأولمبية ، والتي تشكل بمياهها المرتفعة نقطة هامة لتحديد الإتجاه داخل المجمع الأولمبي . كما أن واجهات الأقواس المغطية للإستادين الرئيسين وتشكيلات الساحة الرئيسة قد صممتا بطراز يتوافق مع العمارة اليونانية البيزنطية ، والتي أشتهرت بأقواسها وعقودها المميزة، مما يجعل المبنى يستحضر المشهد التاريخي في صورة ممعنة في الحداثة.