Театр спроектирован в классическом стиле великим архитектором Андреа Палладио, строился его учеником Винченцо Скамоцци (1580 – 1585). Театр открылся в 1585 году постановкой трагедии Софокла «Царь Эдип».
Театр Олимпико - первое монументальное театральное здание в Италии. Архитектор использовал здесь тип римского театра, однако придал залу не круглую, а эллипсовидную форму. Обнесенный колоннадой овал зрительного зала, равно как и фасад сцены богато украшены скульптурой. На сцене размещаются стационарные декорации, изображающие пять расходящихся, застроенных домами и дворцами, улиц, создающих оптически-иллюзорный эффект. Театр стал прообразом многих театров по всему миру.