广州市第二少年宫位于广州新城市中轴线上珠江新城内，与规划中紧邻的广州图书馆、广州歌剧院、广东省博物馆共同组成文化广场上的标志性建筑，是广州新城市中轴上中央公共领域的重要组成部分。广州市第二少年宫总建筑面积45917平方米，总投资约3.5亿元。

广州市第二少年宫采用国际知名设计集团的“探索宝殿”设计方案，整体建筑给人由内而外的通透和明亮感，立面和屋顶可以作为节日和活动主题投影图的屏幕。外部形象由南至北由弧形6层和方形7层组合而成，中间有椭圆形的玻璃塔贯穿7层插入其中，连接南北两个形体，整座建筑像卧倒的字母“Ｋ”。

该少年宫有外语、电脑教室，美术、书法课室，合唱、语言教室以及乐器、舞蹈排练室等大小多功能教室约90个；大型展览厅，收藏馆，乐器、合唱、舞蹈排练厅7个；国际交流中心会议室7个；还设置了一个功能先进的演艺中心，约能容纳700人。

考虑到少年儿童的好动天性，少年宫安排了足够的室外活动场所，布置了红领巾广场、文化生态广场、家长休息等候广场，以及少年宫室外活动基地生态广场。再通过生态广场与城市文化广场相连，近万平方米的开敞广场空间是少年宫的中心。

第二少年宫可同时容纳2万少年儿童活动（包括室外活动场地），投入使用后，重点放在文化、艺术和国际交流方面。