Tra i principali interventi urbani realizzati in occasione dei XX Giochi Olimpici invernali si contano il primo tratto della prima linea della metropolitana; la risistemazione dell'area dello Stadio Olimpico; la costruzione dell’arco olimpico, che collega il villaggio del MOI all'area commerciale del Lingotto. Rientra inoltre nelle opere di Torino 2006 anche l'avvio dei lavori su alcune aree di trasformazione che insistono sulla Spina.

Lo stadio Comunale, sede delle cerimonie di apertura e chiusura delle Olimpiadi, diventa Stadio Olimpico. In seguito agli accordi con il Comune, nel 2003 lo stadio Delle Alpi viene venduto alla Juventus, mentre il Comunale è ceduto gratuitamente al Torino, in cambio dell’impegno a ristrutturarlo e renderlo operativo in tempo per ospitare le cerimonie di Torino 2006. Purtroppo la difficile situazione della società granata non permette di coprire i costi di ristrutturazione dell’impianto. Nell’agosto 2005, in seguito alla mancata iscrizione della società granata al campionato, il Comune di Torino torna proprietario dell’impianto, finanziando la ristrutturazione.
Il progetto, affidato a due studi veronesi – Giovanni Cenna Architetto e Arteco –, ha conservato le strutture esistenti, sottoposte al vincolo della Soprintendenza per i beni ambientali e architettonici, aggiungendone di nuove, verticali, per sostenere la copertura – che ora coinvolge tutto l’impianto – e un terzo anello di gradinate, dotato nella parte corrispondente alla precedente copertura di una parte chiusa ospitante quarantaquattro palchi.

Circa un terzo del rivestimento della copertura è in materiale plastico semitrasparente, in maniera da evitare il più possibile che l’ombra proiettata dalla stessa possa danneggiare il tappeto erboso a causa della minore insolazione. La capienza complessiva è di 27.168 posti, tutti al coperto e a sedere, ridotta rispetto a quella originaria di 65.000 persone in piedi. Questa riduzione è dovuta al recente “decreto Pisanu”, tant’è che l’Olimpico risulta essere il primo impianto completamente regolamentare. Il nuovo stadio viene presentato ufficialmente il 29 novembre 2005, alla presenza dei rappresentanti degli enti locali, del governo, del Comitato Olimpico Internazionale e del TOROC. Per le cerimonie – il 10 febbraio e il 26 febbraio – vengono effettuati alcuni interventi ad hoc, come l’ampliamento a trentacinquemila posti mediante strutture temporanee, la realizzazione di un imponente allestimento sceno-tecnico, la predisposizione del calderone olimpico.
A partire dal campionato 2006-2007 l’Olimpico torna a ospitare le partite di Torino e Juventus; dal mese di settembre 2011 le partite della Juventus si giocano presso il nuovo Juventus Stadium, di proprietà della squadra bianconera.

Di fianco allo stadio Olimpico sorge il nuovo Palasport Olimpico, che i torinesi hanno ribattezzato "PalaIsozaki" o più semplicemente "l’Isozaki", dal nome dell’architetto giapponese a capo del gruppo vincitore del concorso internazionale di progettazione.
Il Palasport, che ospita le partite di hockey su ghiaccio, è composto da un grande volume in acciaio inox delle dimensioni di centottantatre metri per cento, sospeso su una base alta cinque metri, vetrata sull’affaccio verso piazza d’Armi.
La pista da hockey è stata posizionata a una quota di meno sette metri dal piano stradale; le tribune si sviluppano così in parte fuori terra e in parte interrate. In questo modo, il pubblico può raggiungere facilmente e rapidamente il proprio posto. Vi sono altri due piani interrati alti 3,75 metri destinati agli spazi per atleti, staff olimpico e stampa; gli spazi fuori terra fino a una quota di sei metri sono invece destinati al pubblico: in questo modo si opera una netta divisione che impedisce qualsiasi interferenza.
Vi è un terzo volume esterno, la centrale impianti, che contiene le apparecchiature più pericolose e rumorose, che necessitano di spazi all’aperto. Quest’area è racchiusa da un involucro a pianta rettangolare rivestito in cemento a vista e alto cinque metri, con ingresso su via Filadelfia.
Dotato di oltre 12.300 posti a sedere, è il più grande palasport italiano, superando in capienza il DatchForum di Assago (Milano) e il PalaLottomatica di Roma. L’impianto è stato pensato anche in chiave postolimpica: grazie alle gradinate mobili e retrattili, l’interno del palazzetto diventa flessibile, offrendo infinite possibilità di destinazione d’uso: sport sul ghiaccio, sport indoor vari, atletica indoor, concerti, spettacoli, convention, congressi, manifestazioni, grandi eventi, parate, show, raduni religiosi.

Altro caso di ristrutturazione di una preesistenza è quello che ha coinvolto – in maniera decisamente più radicale rispetto allo stadio Olimpico – il Palazzo a vela, sede del pattinaggio di figura e dello short track. Il progetto è dell’architetto Gae Aulenti, mentre i lavori sono stati coordinati da Giorgio Nicola Siniscalco. Il progettista, di fronte all’edificio da ristrutturare, aveva due possibilità: o considerare il Palazzo a Vela come un involucro chiuso e quindi pensare a una riorganizzazione interna; oppure conservarne l’unità spaziale, con la realizzazione di un edificio nell’edifico, indipendente formalmente e strutturalmente dalle volte esistenti. Si è scelta la seconda strada, dando alla struttura in cemento armato il ruolo di punto di riferimento e riconoscimento esterno e interno.
Il nuovo edificio è composto da due corpi accostati, con copertura a quote differenti, collegati da una copertura reticolare. Questa scelta è legata alla geometria della vela esistente, in quanto permette di avere le altezze maggiori solo in corrispondenza delle parti centrali degli archi sui quali è impostata la vela stessa. Il corpo a sud è destinato agli spettatori, quello a nord alla famiglia olimpica, agli atleti e ai media. L’impianto può ospitare in tutto 9.368 spettatori.

Anche Torino Esposizioni entra a far parte del giro di venues delle Olimpiadi invernali. Il complesso – costruito tra il 1936 e il 1938, con importanti interventi successivi di Rodolfo Biscaretti di Ruffia e Pierluigi Nervi (1948) e del solo Nervi (1950) – ha ospitato fino al 2001 un frequentatissimo patinoire al chiuso, sul lato di via Petrarca; volendo rintracciare una continuità, nel 2006 diventa la seconda sede dell’hockey su ghiaccio – diciassette partite delle trentotto del torneo maschile e dieci delle venti di quello femminile; inoltre viene utilizzato per gli allenamenti (compresa la vecchia pista per il pattinaggio sul ghiaccio). Si tratta però di un impianto provvisorio allestito all’interno del padiglione Giovanni Agnelli. La capienza è di cinquemilaottocento spettatori. L’allestimento viene utilizzato ancora durante le Paralimpiadi del marzo 2006, dopodiché Torino Esposizioni ritorna alla consueta destinazione fieristica.

Su corso Tazzoli, non lontano dagli stabilimenti Fiat Mirafiori, viene edificato un altro Palasport, su progetto degli studi Lee, De Ferrari Architetti e degli architetti Claudio Lucchin, Roberto d’Ambrogio, Guglielmo Concer. Si tratta di un impianto pensato per ospitare qualsiasi tipo di attività sul ghiaccio: spettacoli, pattinaggio artistico e amatoriale, hockey, curling… La galleria vetrata che affaccia su corso Tazzoli mette in comunicazione visiva l’edificio con la città. All’interno, un muro separa lo spazio foyer, luogo di incontro e di sosta, dal grande invaso della pista con le gradinate e i palchi per gli spettatori.
Le dimensioni del campo di gara principale sono di trenta metri per sessanta, il che consente di disputare competizioni ufficiali di hockey su ghiaccio (infatti è attualmente utilizzato dalla All Star Piemonte, che gioca nel campionato italiano A2). È presente anche una seconda pista, di dimensioni inferiori e raggiungibile attraverso un tunnel sotterraneo, che può essere utilizzata per allenamenti di hockey, curling, short-track e pattinaggio artistico e di figura.

Un altro impianto di nuova realizzazione è l’Oval, costruito sull’area un tempo occupata dalla Fiat Avio. Progettato da un’associazione temporanea che coinvolge, tra gli altri, lo studio inglese HOK Sport Ltd, Studio Zoppini Associati, Buro Happold Ltd, M.S.C. Associati SRL, l’Oval è un’opera che si ispira a criteri di semplicità, chiarezza e funzionalità. La semplicità sta nella maglia regolare dell’edificio, con l’introduzione nella facciata est di tre grandi corpi di forma irregolare, destinati a funzioni diverse; la chiarezza, nell’esprimere esplicitamente le divisioni funzionali al suo interno: tre grandi corpi irregolari che identificano tre precise funzioni sia durante l’uso olimpico (gli accessi delle diverse categorie di utenti: VIP, famiglia olimpica, stampa, organizzazione) sia postolimpica (i tre corpi corrispondono a una possibile suddivisione interna dell’edificio); la funzionalità sta nel realizzare un edificio che garantisca grandi prestazioni durante i Giochi olimpici e un’estrema flessibilità per gli usi successivi. Questo si concretizza nel semplice diagramma funzionale che caratterizza l’edificio: sala principale, accesso principale, corpo di servizio, due grandi facciate vetrate nei lati nord e sud.
All’interno, la pista è lunga quattrocento metri e larga 14,6 metri. La capienza è di ottomilacinquecento spettatori. L’inaugurazione dell’impianto era prevista per il 2004, ma il ritrovamento di amianto nell’area ha fatto ritardare i lavori di circa un anno.
Nell’ottobre 2006 l’Oval ha ospitato i mondiali di scherma.

Nel 2006 gli interventi non riguardano soltanto gli impianti per gli sport invernali, ma sono revisionate strutture sportive già esistenti in città – un evento che a Torino non ha precedenti. Tra gli interventi vanno ricordati: il restauro del Palazzetto dello sport del parco Ruffini e della Piscina Monumentale di corso Galileo Ferraris; le piscine estive dello Stadio Comunale vengono coperte con una struttura da dieci travi ad arco e dotate di servizi; viene ricostruita la tribuna dello stadio di atletica Primo Nebiolo al parco Ruffini, per garantire una migliore visibilità; viene costruito un pattinodromo a rotelle in corso Grosseto. Infine, la palestra di arrampicata sportiva in via Braccini, che sorge in parte su una vecchia centrale dell’Azienda Energetica Municipale, va a prendere il posto del Palazzo a Vela, ormai destinato al ghiaccio.