Τέσσερα χρόνια μετά την ανάληψη των Ολυμπιακών Αγώνων από την Αθήνα, δηλαδή το 2001, το γραφείο Calatrava S.A. ανέλαβε την κατασκευή ενός στεγάστρου, ενός μνημειακού γλυπτού και άλλων έργων στο συγκρότημα ΟΑΚΑ.
Η κατασκευή των δύο μεταλλικών στεγάστρων εισόδων άρχισε στις 7 Μαρτίου και ολοκληρώθηκε στις 18 Ιουλίου, δηλαδή 26 ημέρες πριν από την τελετή έναρξης.
Οι δύο πρώτες εβδομάδες δαπανήθηκαν για τη θεμελίωση των στεγάστρων, ενώ παράλληλα άρχισε και η βιομηχανική κατασκευή των μεταλλικών τμημάτων των στεγάστρων.
Στις 2 Μαΐου 2004 ξεκίνησε η άφιξη των τμημάτων του φορέα στο έργο, με την προτεραιότητα να δίνεται στο κεντρικό τμήμα κάθε τόξου, μήκους 43.80μ., το οποίο αποτελούνταν από 4 μέρη που έπρεπε να μονταριστούν και να συγκολληθούν μεταξύ τους.
Παράλληλα, στις 13 Μαΐου η δυτική αψίδα του στεγάστρου «κούμπωσε» στα θεμέλια βάθους 25 μέτρων, έπειτα από την ολίσθησή της για 72 μέτρα, ενώ αντίθετα η ανατολική ήταν έτοιμη περίπου 2 μήνες μετά τις αρχικές εκτιμήσεις.
Η οροφή καλύπτει 25.000 τετραγωνικά μέτρα, υποστηρίζεται από δύο δεμένες ατσάλινες καμάρες εκτάσεως 304 μέτρων και ύψους 60 μέτρων.
Επίσης, ο Καλατράβα δημιούργησε τον Τοίχο των Εθνών, ένα μνημειακό γλυπτό κατασκευασμένο από μεταλλικές κοιλοδόχους και σχεδιασμένο ώστε να κινείται μηχανικά σε κυματοειδή κίνηση.
Στον μεταλλικό τοίχο μήκους 300 μέτρων προβάλλονταν εικόνες και ολυμπιακά μηνύματα, κατά τη διάρκεια της κορυφαίας αθλητικής διοργάνωσης.
