In de late jaren 1960 wordt beslist om de verkeerscongestie in Antwerpen tegen te gaan door de creatie van een 'premetronet'. Men bouwde tunnels voor het reeds bestaande tramverkeer, die men later kon ombouwen voor gebruik door echte metrostellen. Op 25 maart 1975 werden de eerste stations in gebruik genomen. In april 1996 wordt, met de afwerking van het premetrostation Sport, de noordelijke premetrotunnel van station Opera naar het Sportpaleis in gebruik genomen. Het station Sport is het laatste ondergrondse station op deze lijn, waarna de tram opnieuw bovengronds rijdt. Aan het station bevindt zich dan ook een ondergrondse keerlus. Gelegen vlak naast het Sportpaleis, waar vaak druk bijgewoonde evenementen worden georganiseerd, is het premetrostation Sport een zeer ruim opgevat station, berekend op het verwerken van een grote mensenstroom.

In april 1980 ontvangt Braem een brief van A. Blondé, de beheerder van de Maatschappij voor het Intercommunaal Vervoer te Antwerpen (MIVA). Hij heeft Braems kandidatuur als architect voor de ontwerpen van de MIVA ontvangen en vraagt hem of hij belangstelling heeft voor de afwerking van het premetrostation Sport. "De afwerking dient sober, eenvoudig en licht van kleur te zijn." Braem antwoordt dat er een vergissing in het spel moet zijn, want dat hij hiervoor helemaal niet heeft gekandideerd, maar dat niettemin "het object Premetrostation Sportpaleis van aard [is] om mij belang in te boezemen wegens de problematiek die eraan verbonden is en de nieuwe esthetische mogelijkheden die er in schuilen". Op basis van een misverstand start zo Braems laatste dossier uit zijn lange architectencarrière.

Omdat er verplicht met twee architecten moet worden samengewerkt, gaat Braem een associatie aan met Jan Willems, die lange tijd medewerker was in Braems bureau (1968-1985). Hoewel de overeenkomst in december 1981 definitief wordt ondertekend, duurt het nog tot februari 1986 vooraleer Braem en Willems de effectieve opdracht krijgen tot het opmaken van de voorontwerpen. Samen met de plannen van de ruwbouw krijgen zij ook een lijst met richtlijnen en met mogelijke materialen die ze voor de afwerking mogen gebruiken. Alle materialen moeten "gemakkelijk te onderhouden zijn en voldoende weerstand bieden tegen vandalisme, graffiti...". Er wordt een voorkeur gegeven aan Belgisch fabricaat. Het materiaal van de vloerbekleding kan Braem niet kiezen, maar wordt opgelegd. De algemene richtlijnen specificeren ook: "Er is geen kunstwerk voorzien." De bouw van een metrostation draagt een specifieke complexiteit in zich, getuige de specificaties over werforganisatie, brandbeveiliging en rookafzuiging en de richtlijnen over de waterdichting van het station. Bovendien worden tijdens de opdracht de plannen van de ruwbouw nog bijgestuurd. De opdracht aan Braem en Willems omvat immers louter de aankleding van het station; de ruwbouw wordt in 1989 uitgevoerd door de aannemersfirma Vanhout.

Braem en Willems dienen eind augustus 1986 een voorontwerp in voor de afwerking. In februari 1987 dienen zij een herwerkt voorontwerp in, waarin zij enkele opmerkingen van de Bijzondere Studiedienst Pre Metro verwerken. In februari 1988 wordt de studie van het premetrostation Sport door de MIVA echter tijdelijk geschorst, om te worden hervat in februari 1989. De plannen van de ruwbouw zijn ondertussen opnieuw licht gewijzigd. Er wordt gevraagd aan Braem en Willems om de definitieve plannen half juni in te dienen. Zowel Braem (intussen 79 jaar) als Willems is op dat moment echter ziek en zij zien zich genoodzaakt om te verzaken aan de opdracht. Zover komt het blijkbaar niet, want in 1992 worden opnieuw schetsen en plannen getekend en wordt er opnieuw gecorrespondeerd over de afwerking van het station. De vervoersmaatschappij De Lijn heeft ondertussen de MIVA vervangen als opdrachtgever. Een nieuw voorontwerp wordt ingediend in 1994. Datzelfde jaar volgen het uitvoeringsdossier en de aanbesteding. De werken starten in 1995 en op 1 april 1996 wordt het premetrostation Sport geopend. Tussen de eerste contacten over het premetrostation in 1980 en de opening in 1996 zijn maar liefst zestien jaar verlopen.

Braem ziet in het bouwprogramma van een metrostation een zekere ironie van het lot. In Het schoonste land ter wereld schrijft hij: "nadat ik mijn hele leven lang gevochten heb voor een architectuur met zon, licht en ruimte sluit ik mijn carrière af met een ondergronds ontwerp." Hij gaat dan ook op zoek naar het creëren van een "optimistische noot": "Als het mag, zal alles wit zijn, met kleurige zonnen en sportieve figuren op de wanden. Het is al erg genoeg dat de reizigers onder de grond moeten kruipen." Toch is de metro een concept dat Braem niet ongenegen is: in zijn stedenbouwkundige ontwerpen voor de satellietstad Lillo uit 1957 en Stad België uit 1964 voorzag hij in metrolijnen voor het transport, alhoewel hij de stations van deze lijnen nooit architecturaal uittekende. In 1960 is Braem bovendien een van de stichtende leden van de vzw Studiecentrum voor Ondergrondse Inrichtingen, die onder meer de aanleg van metronetwerken in de grote agglomeraties Antwerpen, Brussel en Luik wil bevorderen. Mogelijk is het via dit engagement, waarvoor Braem in de jaren 1960 contact heeft met de MIVA, dat de naam van Braem begin jaren 1980 opduikt in het dossier van het premetrostation Sport.

Het globale programma voor het nieuwe station Sport voorziet in een loketruimte (-1), een technische ruimte en een "hoog perron" voor de trams komende van Merksem (-2) en een "laag perron" waar de tram van Antwerpen naar Merksem stopt (-3). De diverse schetsen voor het ontwerp tonen het zeer rijke vormenvocabularium dat Braem beheerst en waarmee hij als het ware 'speelt' om te zoeken naar de stijl die hij zal kiezen voor de aankleding. Hij maakt tekeningen die hijzelf benoemt als "art deco", "organisch" en "De Stijl". Een ander ontwerp geeft hij de naam "hulde aan Gaudi": in de wandbekleding past hij veelvuldig mozaïek toe. Schetsen, gedateerd 1984 en 1985, dragen Braems opschrift "met plantaardige achtergronden". Tegelijk maakt hij meerdere schetsen die in de decoratie duidelijk Mexicaanse invloeden vertonen - wat niet verwonderlijk is gezien zijn reis naar Mexico in 1978 en de immense bewondering die hij daarbij opvat voor de Mexicaanse muralisten en hun verweving van vorm en symboliek. Andere tekeningen tonen dan weer een industriële vormgeving die aanleunt bij de hightecharchitectuur van het Centre Pompidou in Parijs (Richard Rogers en Renzo Piano, 1977). De rode draad door zijn ontwerp is het streven naar een lichte en vrolijke atmosfeer, en het zoeken naar "het vernietigen der buis-ruimte", zoals hij het zelf omschrijft.

In een voorontwerpnota uit 1987 verantwoorden Braem en Willems de vormgeving die ze voor het station hebben gekozen. Ze kiezen voor een bekleding met blinkende faience, met muurvlakken in "wit (...) of zo hel mogelijke kleuren die door hun kontrast ahw. kleurschokken verwekken met levendig, blijmoedig effekt". De betegeling is aangebracht op tegeltableaus, die als sandwichpanelen op een draagstructuur in roestvrij staal worden aangebracht. Naast de doorlopende witte betegeling zijn er sierpanelen met decoratieve patronen in felle kleuren. "Ten einde eenvormigheid te vermijden zijn vele panelen in faience voorzien die aan de zon moeten herinneren. Deze ronde panelen zijn in bepaalde rythmen opgesteld die, zonder dat men er bewust naar kijkt, in de psyche van de reizigers een effekt van optimisme moeten verwekken. De panelen zijn dus niet als aparte kunstwerken bedoeld maar vormen samen een reeks van psychologische schokken om een sfeer van kleuren op te roepen die daarnevens de normale sportieve ambiance verwekt, die immers meer en meer als kleurenrijk beleefd wordt. Dit zonnemotief wordt heden algemeen gebruikt in publiciteit, zodat wij allen formeel zonaanbidders zijn geworden." Braem tekent hiervoor vele tientallen varianten, meestal met een ronde basisvorm en steeds in felle kleuren: blauw, groen, geel, oranje en rood. Bepaalde tekeningen zijn geometrisch van vormgeving, andere hebben vloeiende patronen. Ook komt een paneel in ellipsvorm voor. In ontwerpschetsen zien we hoe Braem hierbij vertrekt vanuit de stilering van een menselijk oog. Braem koppelt dit aan de slogan "De stenen bekijken U". In het voorontwerp wordt ook de vloer kleurrijk betegeld, maar dit concept wordt noodgedwongen verlaten omdat de vloertegels conform die in de andere metrostations moeten zijn. De muren, waarop geen decoratieve patronen zijn aangebracht, zijn bekleed met geglazuurde baksteen. De plafonds worden afgeschermd met verticale lamellen, zoals opgelegd door de opdrachtgever. In de dienstlokalen gaat het om gesloten, horizontale lamellen.

Voor de muren aan de overzijde van de perrons ontwerpen Braem en Willems een "andere soort reclamevoering", die met de decoratie van het station is verweven. Reeksen wielrenners, schaatsers en beren worden in plaatmateriaal uitgezaagd en in reliëf op de wand bevestigd. Hierop kunnen gerelateerde reclameboodschappen worden bevestigd. De wielrenners verwijzen naar de Antwerpse Zesdaagse en de wielersport in het algemeen, de schaatsers verwijzen naar de jaarlijkse ijsrevue die in het Sportpaleis plaatsvond en naar de schaatspiste die er in de wintermaanden werd aangelegd. De beren (niet uitgevoerd) zijn het symbool van de Finse firma van sportartikelen Karhu ('beer' in het Fins), en zijn een voorbeeld van hoe decoratie en sponsoring zouden kunnen samengaan.

Naast de aankleding van de binnenruimten, tekenen Braem en Willems ook twee toegangen en een gebouwtje voor de nooduitgang. Braem gaat in tientallen schetsen op zoek naar het gepaste monumentale gebaar voor de toegangsluifels. Een constante is de eerder organische vormgeving. Hij lijkt hierbij te vertrekken van een opzwemmende rog. Het gerealiseerde ontwerp is meer geometrisch dan organisch van vorm: boven een met natuursteen beklede borstwering dragen V-vormige steunen in blauw gelakt metaal de luifel die uit tongewelfjes in gewapend transparant polyester bestaat. Enkel de lichtopbuigende vorm van de luifel herinnert nog aan de oorsprong van het ontwerp. De nooduitgang is een bescheiden gebouwtje, opgetrokken in blauw verglaasde baksteen, met een geel geschilderd betonnen dak en geel gelakte metalen deuren. Of het effectief werd uitgevoerd, is niet duidelijk.

Het streven van Braem en Willems om een heldere en optimistische architectuur te creëren, is geslaagd te noemen. Zowel de lokethal als de perrons zijn aangename, lichte en open ruimtes, wit betegeld, met vlakken en cirkels als felle kleuraccenten. De borstweringen van de trappen zijn rood, blauw, groen, geel en wit. De pijlers in de lokethal zijn betegeld in blauw en geel. Het metalen schrijnwerk is in dezelfde, heldere kleuren gelakt. Ook vandaag nog wordt het premetrostation Sport als een moderne en frisse halte ervaren, die opvalt tussen de andere stations.