北京首都國際機場3號航站樓由T3-C主樓、T3-D、T3-E國際候機廊和樓前交通系統組成。T3主樓地面五層和地下兩層，T3主樓一層為行李處理大廳、遠機位候機大廳、國內國際VIP；二層是旅客到達大廳、行李提取大廳、捷運站臺；三層為國內旅客出港大廳；四層為辦票、餐飲大廳；五層為餐飲。T3-C（國內區）和T3-E（國際區）呈“人”字形對稱，在南北方向上遙相呼應，中間由紅色鋼結構的T3-D（國航國內區）航站樓相連接。南北向長2900米，寬790米，建筑高度45米。三號航站樓比已有的兩座航站樓要大得多。
3號航站樓南北兩座建筑（T3C和T3E）由于距離過長，兩座樓之間會建造旅客捷運系統以方便乘客。旅客捷運系統（APM）是一套無人駕駛的全自動旅客運輸系統。捷運系統采用加拿大龐巴迪公司的設計方案，該系統采用軌旁和中控傳遞信號控制車輛的運行。行車路線單程長2080米。分別設置在T3C、T3D、T3E共有3個車站。
3號航站樓行李系統采用國際最先進的自動分揀和高速傳輸系統，行李處理系統由出港、中轉、進港行李處理系統和行李空筐回送系統、早交行李存儲系統組成，覆蓋了T3C、T3D和T3E及連接T3C與T3E行李隧道的相應區域，占地面積約12萬平方米，系統總長度約70公里。航空公司只要將行李運到分揀口，系統只需要4.5分鐘就可以將這些行李傳送到行李提取轉盤，大大減少旅客等 待提取行李的時間。
交通中心（GTC）位于3號航站樓前，地下有兩層總面積為30萬平方米的停車場，在交通中心的地面上，是輕軌交通車站，建筑面積4.5萬平方米，橢圓形玻璃殼體結構。旅客可從城內乘坐輕軌交通直到航站樓。東直門至首都機場的輕軌線路會分岔后分別達到2號和3號航站樓，3號航站樓與原有2號航站樓之間也會建立軌道連接。第二機場高速路、機場南線高速路、機場北線高速路、機場軌道交通等場外配套工程的建設，為旅客來往首都機場提供了方便通道。
北京首都國際機場3號航站樓投入使用后，北京首都國際機場的第三條跑道在3號樓投入使用之際完工。北京首都國際機場成為中國第一個擁有三座航站樓，雙塔臺、三條跑道同時運營的機場，機場滑行道由原來的71條增加到137條，停機位由原來164個增為314個。